[发明专利]监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器及其制法

权利要求书

1.一种监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器，其特征在于，该监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器包括导电柔性纳米纸、导电浆液、导线和数据采集装置，导电柔性纳米纸通过导电浆液和导线连接，导线和数据采集装置连接；

所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器用于监测飞机耳片连接结构处电阻变化数据，并将数据传输至数据采集装置进行处理，数据采集装置根据电阻变化率，得到飞机耳片连接结构的微裂纹损伤演变情况。

2.根据权利要求1所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器，其特征在于，所述的电阻变化率的计算公式为：R₀为初始电阻，R为测量电阻。

3.根据权利要求1所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器，其特征在于，当电阻变化率≤10％，飞机耳片连接结构无裂纹损伤，当10％电阻变化率≤30％则是飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的裂纹萌生阶段；当30％电阻变化率500％，则是飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的裂纹扩展阶段，当电阻变化率≥500％时，则是飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的瞬间断裂阶段，则发生失效，不能继续安全服役。

4.一种监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：

将导电填料和改性表面活性剂混合研磨或球磨，研磨或球磨3～10h，加入去离子水超声剥离分散，得到大小和厚度均匀的导电纳米碳材料分散液；其中，导电填料为热膨胀石墨和/或碳纳米管；

按质量比，导电填料：改性表面活性剂＝1:(2～5)；

步骤2：

将导电填料分散液和纳米纤维素分散液混合均匀，真空抽滤，得到导电柔性纳米纸；按质量比，导电填料：纳米纤维素＝(1～99):(99～1)；

步骤3：

用导电浆液将导线固定在导电柔性纳米纸上，然后和数据采集装置连接，得到监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器。

5.根据权利要求4所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，改性表面活性剂为：脂肪酸甘油酯、曲拉通X-100、脂肪醇醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、苯磺酸钠类中一种。

6.根据权利要求4所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，球磨过程选用钢罐，球选用氧化锆球、碳化钨球、不锈钢球中一种，球磨速度200～600rpm，球磨程序选择球磨15～20min、暂停8～10min。

7.根据权利要求4所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，超声功率为80～120W，且在超声过程中，每超声2～3s，停顿1s，超声过程控制温度为0～20℃。

8.根据权利要求4所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，纳米纤维素的直径4～100nm，长度≥1μm。

9.一种监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

对飞机耳片连接结构中容易出现裂纹位置进行仿真计算分析，采用界面剂将监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器固定在飞机耳片连接结构的容易出现裂纹位置上；所述的界面剂的模量和飞机耳片连接结构使用的材料模量相差±0.5MPa；使用封装薄膜进一步封装；

通过监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器采集飞机耳片连接结构微裂纹损伤引起传感器电阻变化率的信息，传输至数据采集装置，通过数据采集装置分析传感器电阻变化率信息来判断飞机耳片连接结构的微裂纹损伤。

10.根据权利要求9所述的监测飞机耳片连接结构裂纹损伤演变的纳米纸传感器的使用方法，其特征在于，其中，飞机耳片连接结构中容易出现裂纹位置，采用以下方法确定：

通过力学仿真模拟计算得出飞机耳片连接结构容易产生微裂纹的位置，从而有效的布控纳米纸传感器。