基于传感性可控碳纳米纸传感器的复合材料智能制造与多模式损伤监测

基本信息
批准号:U1733123
项目类别:联合基金项目
资助金额:36.00
负责人:卢少微
学科分类:
依托单位:沈阳航空航天大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王晓强,马克明,张海军,孟庆实,陈铎,冯春林,杜量,邵俊妍,田彩姣
关键词:
智能制造碳纳米纸传感器多模式损伤监测复合材料
结项摘要

CNTs Buckypapers are free-standing porous mats of entangled CNTs pores cohesively bounded by van der waals interactions, which can be used for composites health monitoring because of their higher conductivity and easily to be co-cured with composite. This project presents the idea of monitoring the resin phase state transition and physical parameters with buckypaper sensors during composite curing process, monitoring the multi-mode damage and predicting the residual life of composites with buckypaper sensor.It is mainly carryout the research of the controllable preparation and sensing properties of buckypaper sensors, composite curing process monitoring and control, monitoring the composite multi-mode damage and researching for the piezoresistive sensing model for buckypaper/polymer composites.It is important to breakthough the association mechanism of procession parameters-micro structure and sensing properties of buckypaper sensor,the association mechanism of composite resin phase state transition, temperatures/strain and resistance change of buckypaper sensor,Effluence of composite structure damage evolution on the micro-structure and resistance change of buckypaper sensor under the multi-mode mochinal conditions. The development of this project will breakthrough the limitations of traditional health monitoring methods for composites (such as FBG sensor) in the large strain monitoring, wide service temperature, multi-direction and surface structure. it has important scientific significance and engineering application value.

碳纳米纸是由碳纳米管与其间空隙靠范德华力相互作用形成的纳米三维网络结构,具有与复合材料一体成型,电导率高等特点,可用于复材结构制造及服役过程健康监测。项目创新点是利用传感性可控碳纳米纸进行复合材料固化过程树脂相态转变/物性参数监测,结构多模式损伤监测和剩余寿命预测。重点开展碳纳米纸可控制备及传感特性;复合材料固化过程监测及工艺调控;复合材料多模式损伤监测;碳纳米纸/聚合物复合材料压阻传感理论模型及机理研究。突破碳纳米纸成型工艺控制对其微观结构及传感特性影响机制;构建复合材料固化过程相态转变、温度/应变及碳纳米纸电阻变化关联机制;复合材料结构损伤演化对碳纳米纸微观结构及电阻变化影响机制等关键科学问题。项目开展将有助于实现复合材料的智能制造,突破传统复合材料结构全寿命健康监测方法(如光纤光栅)在大应变监测、宽服役温度、多方向性及其曲面结构监测等方面的不足,具有重要的科学意义及工程应用价值。

项目摘要

项目开展将有助于实现复合材料的智能制造,突破传统复合材料结构全寿命健康监测方法(如光纤光栅)在大应变监测、宽服役温度、多方向性及其曲面结构监测等方面的不足,具有重要的科学意义及工程应用价值。项目利用传感性可控碳纳米纸进行复合材料固化过程树脂相态转变/物性参数监测,结构多模式损伤监测和剩余寿命预测。重点开展碳纳米纸可控制备及传感特性;复合材料固化过程监测及工艺调控;复合材料多模式损伤监测;碳纳米纸/聚合物复合材料压阻传感理论模型及机理研究。突破碳纳米纸成型工艺控制对其微观结构及传感特性影响机制;构建复合材料固化过程相态转变、温度/应变及碳纳米纸电阻变化关联机制;复合材料结构损伤演化对碳纳米纸微观结构及电阻变化影响机制等关键科学文题。本项目共发表Carbon,Composite science and technology、Structural health monitoring等高水平期刊论文19篇(16篇SCI检索),授权发明专利3项,项目组成员多次在国际国内学术会议上作学术报告。开创了基于微纳米传感器的复合材料智能制造及健康监测理论,获得辽宁省科技进步一等奖2项,中国产学研合作创新奖1项,成功应用于国内首个全复合材料电动飞机制造领域。项目团队入选国家百千万人才工程、国家有突出贡献中青年专家,国务院政府特殊津贴专家等人才称号,团队入选辽宁省高水平创新团队,培养青年科技人才5人,培养研究生17名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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