[发明专利]监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器及其制法

权利要求书

1.一种监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器，其特征在于，该监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器包括应变传感器和数据采集装置；所述的应变传感器包括导电复合材料薄膜，导电浆液和导线，导电复合材料薄膜通过导电浆液和导线连接，应变传感器的导线和数据采集装置连接；

所述的应变传感器设置在飞机耳片连接结构上，用于采集当飞机耳片连接结构受到外力载荷和环境变化时，应变传感器的电阻变化信息；

所述的数据采集装置，用于收集并分析应变传感器的电阻变化信息来判断飞机耳片连接结构的受力状态以及环境温度；

所述的监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器，采用以下方法制得：

步骤1：制备改性导电碳纳米填料

将制得的导电碳纳米填料和改性表面活性剂混合研磨或球磨，得到改性导电碳纳米填料；

或者在制备导电碳纳米填料过程中，加入改性表面活性剂混合研磨或球磨，得到改性导电碳纳米填料；

其中，研磨或球磨时间为3~10h，按质量比，导电碳纳米填料：改性表面活性剂=1：(2~7)；

步骤2：制备导电复合材料薄膜

将改性导电碳纳米填料和聚合物在球磨过程中均匀分散，得到导电复合材料混合物；其中，按质量比，改性导电碳纳米填料：聚合物=(2~10)：(90~98)；

步骤3：制备应变传感器

根据设置在飞机耳片连接结构上的方式不同，分为不同的制备过程；

设置在飞机耳片连接结构上的方式分为旋涂法或贴敷法：

旋涂法：将导电复合材料混合物挥发溶剂后，加入固化剂，然后涂覆在飞机耳片连接结构上，并在涂覆部分上采用导电浆液将导线固定，然后进行固化，得到应变传感器；

贴敷法：向导电复合材料混合物中加入固化剂，然后挥发溶剂，进行固化，得到导电复合材料薄膜，将导电复合材料薄膜通过导电浆液和导线连接，得到应变传感器；采用界面剂将应变传感器贴敷在飞机耳片连接结构的监测位置；

步骤4：使用封装薄膜封装应变传感器，将应变传感器和数据采集装置连接，进行监测。

2.一种监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制备改性导电碳纳米填料

将制得的导电碳纳米填料和改性表面活性剂混合研磨或球磨，得到改性导电碳纳米填料；

或者在制备导电碳纳米填料过程中，加入改性表面活性剂混合研磨或球磨，得到改性导电碳纳米填料；

其中，研磨或球磨时间为3~10h，按质量比，导电碳纳米填料：改性表面活性剂=1：(2~7)；

步骤2：制备导电复合材料薄膜

将改性导电碳纳米填料和聚合物在球磨过程中均匀分散，得到导电复合材料混合物；其中，按质量比，改性导电碳纳米填料：聚合物=(2~10)：(90~98)；

步骤3：制备应变传感器

根据设置在飞机耳片连接结构上的方式不同，分为不同的制备过程；

设置在飞机耳片连接结构上的方式分为旋涂法或贴敷法：

旋涂法：将导电复合材料混合物挥发溶剂后，加入固化剂，然后涂覆在飞机耳片连接结构上，并在涂覆部分上采用导电浆液将导线固定，然后进行固化，得到应变传感器；

贴敷法：向导电复合材料混合物中加入固化剂，然后挥发溶剂，进行固化，得到导电复合材料薄膜，将导电复合材料薄膜通过导电浆液和导线连接，得到应变传感器；采用界面剂将应变传感器贴敷在飞机耳片连接结构的监测位置；

步骤4：使用封装薄膜封装应变传感器，将应变传感器和数据采集装置连接，进行监测。

3.根据权利要求2所述的监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器的制备方法，其特征在于，所述的导电碳纳米填料为石墨烯纳米片和/或碳纳米管；改性表面活性剂为硅氧烷偶联剂或端氨基环氧固化剂。

4.根据权利要求3所述的监测飞机耳片连接结构健康状态的微纳传感器的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯纳米片采用高温膨胀+低温超声剥离或球磨剥离的方法制得。