[发明专利]一种微小拉应变监测传感器及其制备方法

说明书

本公开提供了一种微小拉应变监测传感器及其制备方法，其中传感器包括主体结构、导电电极和封装层，所述主体结构包括树脂类聚合物基体，多尺度非金属碳类导电体，复配增韧剂、偶联剂、固化剂、固化促进剂和分散剂；主体结构外侧设置有封装层，所述主体结构至少两个端部分别设置有一延伸至封装层外侧的导电电极。可以有效的应用于施工及工作环境往往较为恶劣的道路工程领域，其刚度与沥青混凝土路面结构层的刚度匹配，使用寿命长，成活率高，且在保证监测精度和工程应用的前提下极大的降低了传感器的单价。

技术领域

本公开属于道路工程材料领域，具体涉及一种微小拉应变监测传感器及其制备方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

路面病害一直是困扰道路工程建设、管理的关键技术问题。《公路沥青路面设计规范》明确提出路面结构应变作为路面结构设计的关键技术指标，沥青路面在周期性轮载作用下的变形量将直接关系到沥青路面的永久变形和疲劳开裂。

在路面服役过程中，实时、准确的监测路面的变形情况及变形量等指标，可以为施工及养护方案设计、施工安全与质量控制、健康监测及信息综合调控等提供科学的依据，从而避免因为结构早期损坏带来的维护成本增加、工程浪费以及其它社会和环境问题。

沥青路面变形量在正常运行情况下，面层和基层拉应变往往低于100*10-6，微小变形量对监测精度和监测传感器提出了极大的挑战。而沥青混凝土路面结构层的施工及工作环境往往较为恶劣，常用的高精度、高灵敏度的传感器往往不适合道路沥青路面施工、运行过程的恶劣环境，导致成活率极低、与路面结构的兼容性差、小范围检测精度不够、工作寿命低于结构与材料服役时间等问题。市面上较成熟的进口电阻式应变计检测系统虽然可以有效检测路面应变变化，但其价格较为昂贵难以在科研、工程和未来智慧道路建设中大规模推广应用。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种微小拉应变监测传感器及其制备方法，本公开不仅可以监测道路的大变形情况，同时可以有效的监测道路拉应变小于100*10-6范围内的变形，监测精度和灵敏度极高；在工程应用及使用寿命方面，可以有效的应用于施工及工作环境往往较为恶劣的道路工程领域，其刚度与沥青混凝土路面结构层的刚度匹配，使用寿命长，成活率高；在传感器性价比方面，能够将成本控制在800元/个以内，在保证监测精度和工程应用的前提下极大的降低了传感器的单价。具有显著的经济效益和社会效益。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种微小拉应变监测传感器，包括主体结构、导电电极和封装层，所述主体结构包括树脂类聚合物基体，多尺度非金属碳类导电体，复配增韧剂、偶联剂、固化剂、固化促进剂和分散剂；

所述主体结构外侧设置有封装层，所述主体结构至少两个端部分别设置有一延伸至封装层外侧的导电电极。

作为可能的实施例，以质量份数计，树脂类聚合物100份，多尺度非金属碳类材料由碳纳米管和碳黑共同组成，碳纳米管0.75~2.5份，碳黑3~18份，增韧剂2~15份、偶联剂3~5份、固化剂25~45份、固化促进剂2~6份、分散剂6~40份。

作为可能的实施例，所述树脂类聚合物基体为纯环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、聚酰胺改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺环氧树脂中一种或多种的混合物。

作为进一步的限定，所述树脂类聚合物基体环氧值为0.4～0.6 eq/ 100g。

作为可能的实施方式，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。

作为进一步的限定，碳纳米管比表面积需≥280m²/g，电导率需≥160s/cm。