新疆理化所復(fù)合材料健康監(jiān)測(cè)研究取得進(jìn)展

　　纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRPs)是由纖維和高分子基體按一定比例混合并經(jīng)過一定工藝復(fù)合形成的高性能材料。由玻璃纖維制備的FRP材料一般具有層壓或夾芯結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的整體性能對(duì)玻璃纖維本身的性質(zhì)以及材料在負(fù)載情況下產(chǎn)生的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)缺陷十分敏感。因此監(jiān)測(cè)FRP在外力作用下產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷對(duì)于研究材料的服役期行為及其性能評(píng)價(jià)十分重要。

　　近期，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)提出一種用于復(fù)合材料健康監(jiān)測(cè)的新方法，科研人員將具有良好分散性能的碳納米管和石墨烯材料涂覆在玻璃纖維表面，實(shí)現(xiàn)了玻璃纖維由絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變；將此玻璃纖維與高分子基體材料進(jìn)行復(fù)合制備了FRP材料，并采用力-電耦合測(cè)試方法揭示了材料在負(fù)載條件下裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展等過程，從而提供了一種用于預(yù)測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)缺陷的新途徑。該方法的創(chuàng)新性體現(xiàn)在通過預(yù)測(cè)復(fù)合材料中增強(qiáng)相——纖維的損傷過程來評(píng)價(jià)FRP的健康狀況，明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的通過檢測(cè)FRP中基體的性質(zhì)來預(yù)測(cè)材料缺陷的方法。表面涂覆有碳納米材料的玻璃纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性質(zhì)，并對(duì)溫度和應(yīng)力變化很敏感，有望用于溫度測(cè)量、人體皮膚傳感器以及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

　　相關(guān)科研成果發(fā)表在復(fù)合材料雜志Composites Science and Technology上，論文第一作者在讀博士研究生郝斌獲得中國科學(xué)院大學(xué)國際會(huì)議項(xiàng)目資助，在丹麥哥本哈根舉辦的第20屆國際復(fù)合材料大會(huì)（ICCM-20）作會(huì)議發(fā)言。

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家“千人計(jì)劃”以及中德科研合作（PPP）等項(xiàng)目支持。