湿热环境下复合材料基于碳纳米纸传感器的低速冲击损伤监测

周冠男，卢少微，王共冬，王 帅，李勃翰

(沈阳航空航天大学 a.航空宇航学院，b.材料科学与工程学院,沈阳 110136)

近年来，复合材料由于自身所固有的高比强度、比模量以及结构可设计性等优点被广泛应用于飞行器的各种重要结构中[1-2]。复合材料结构，特别是层合结构对低速冲击损伤比较敏感。这些损伤严重影响层合结构的承载能力，并且这种损伤在表面不易被发现。而飞行器服役时常会受到低速冲击，如在维修中不慎掉落的工具或者飞机在跑道上溅起的沙石等冲击，这些事件都有可能带来灾难性的后果。因此，有必要研发一种安全、简单、经济的方法来监测复合材料低速冲击的损伤，提高复合材料的安全性[3]。目前常用的检测方法有传统的无损检测和传感器检测。无损检测包括X 射线、声-超声、微波检测、扫描电镜等方法，然而，大型部件的难拆卸性和对尺寸要求的严格性阻碍了无损检测的大规模应用。近年来，光纤光栅传感器得到了广泛的应用[4]。谷广伟等[5]研究了光纤光栅传感器监测复合材料层合板的低速冲击损伤，然而光纤光栅传感器结构尺寸大，埋入复合材料中会引起缺陷，价格昂贵且十分脆弱，这些限制了光纤光栅的发展。因此，碳纳米管由于其优异的导电性和力学性能得到了人们广泛的关注[6-9]。碳纳米管分散在环氧树脂中形成传感网络，作为传感器实现对复合材料低速冲击损伤进行监测[10]，然而碳纳米管在树脂中的……