CN108801784A - 一种碳纳米管复合材料结构健康监测*** - Google Patents

一种碳纳米管复合材料结构健康监测*** Download PDF

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孙舒
孟庆涛
李志华
刘云川
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徐艳虎
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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，本发明通过碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的生命、财产安全。

Description

一种碳纳米管复合材料结构健康监测***
技术领域
本发明涉及复合材料结构健康监测***技术领域，尤其涉及一种碳纳米管复合材料结构健康监测***。
背景技术
目前，对于钢结构内部裂纹的监测很困难，没有哪一种技术能够很灵敏的监测到钢结构内部微小的裂纹，这对钢材的使用存在很大的隐患，目前市场上已有用于复合材料结构损伤周期性连续检测的技术，主要包括金属导线应变传感器、光纤传感器、压电传感器，但因为在监测过程中需要大量布线，数据分析复杂，影响使用，所以都没有得到大规模的工程应用。
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管复合材料结构利用金属裂纹的萌生、扩展时金属内部原子的运动而产生的电信号的变化，通过碳纳米管，利用其电子隧道效应产生的电信号的变化来反映材料的结构健康状况。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接。
优选的，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力。
优选的，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，碳纳米管通过分散混合的方式与聚合物相融合，且碳纳米管通过嵌入、贴覆的方式与金属材料相连接。
优选的，所述数据采集模块包括高灵敏电流表、变阻器以及恒压电源，其中高灵敏电流表、变阻器和恒压电源相串联，且高灵敏电流表与碳纳米管传感器相串联。
优选的，所述数据传递模块通过网线或者无线网络与数据接收模块相连接，且数据接收模块通过网线或者无线网络与计算机相连接。
优选的，所述移动终端模块包括手机或者平板电脑，且移动终端模块通过无线网络与计算机以及云存储模块相连接。
优选的，所述云存储模块用于存储计算机数据分析结果和实时数据。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的生命、财产安全；
2、本***中的碳纳米管传感器，具有较高的灵敏度、优异的电学、力学性能，将其复合到材料中甚至可以达到提高材料强度和韧性的效果，是其它传感器所不能比拟的；
3、云存储模块和移动终端模块能够有效的提高***的灵活性，可以远程对***进行跟踪或者操控，提高了实时监测的效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***的原理图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，碳纳米管通过分散混合的方式与聚合物相融合，且碳纳米管通过嵌入、贴覆的方式与金属材料相连接，所述数据采集模块包括高灵敏电流表、变阻器以及恒压电源，其中高灵敏电流表、变阻器和恒压电源相串联，且高灵敏电流表与碳纳米管传感器相串联，所述数据传递模块通过网线或者无线网络与数据接收模块相连接，且数据接收模块通过网线或者无线网络与计算机相连接，所述移动终端模块包括手机或者平板电脑，且移动终端模块通过无线网络与计算机以及云存储模块相连接，所述云存储模块用于存储计算机数据分析结果和实时数据。
本实施例中，本***使用时，通过本发明通过力学测试装置对碳纳米管传感器进行测试，纳米管传感器能够将微小的力学差异转换为电信号显示出来，通过数据采集模块中的高灵敏电流表对数据进行采集，再通过数据传递模块和数据接收模块将数据传递到计算机，计算机对数据进行比对分析，可以实现对碳纳米管复合材料结构进行健康监测，云存储模块和移动终端模块能够有效的提高***的灵活性，可以远程对***进行跟踪或者操控，提高了实时监测的效果，碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的财产安全，本***中的碳纳米管传感器，具有较高的灵敏度、优异的电学、力学性能，将其复合到材料中甚至可以达到提高材料强度和韧性的效果，是其它传感器所不能比拟的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，其特征在于，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，碳纳米管通过分散混合的方式与聚合物相融合，且碳纳米管通过嵌入、贴覆的方式与金属材料相连接。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述数据采集模块包括高灵敏电流表、变阻器以及恒压电源，其中高灵敏电流表、变阻器和恒压电源相串联，且高灵敏电流表与碳纳米管传感器相串联。
5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述数据传递模块通过网线或者无线网络与数据接收模块相连接，且数据接收模块通过网线或者无线网络与计算机相连接。
6.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述移动终端模块包括手机或者平板电脑，且移动终端模块通过无线网络与计算机以及云存储模块相连接。
7.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测***，其特征在于，所述云存储模块用于存储计算机数据分析结果和实时数据。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109969494A (zh) * 2019-03-22 2019-07-05 合肥合茂电子科技有限公司 一种操作简单的自动化测试设备
CN112373066A (zh) * 2020-11-18 2021-02-19 华东交通大学 一种具有原位检测功能的桥面板制备装置及其制备方法
CN114964799A (zh) * 2022-04-28 2022-08-30 南京航空航天大学 火箭发动机扩张段多温度梯度下的状态监测***及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202216930U (zh) * 2011-07-29 2012-05-09 天津城市建设学院 一种建筑工程结构裂纹状态监测***
CN102719927A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 青岛大学 一种聚偏氟乙烯/碳纳米管复合纳米纤维的制备方法
CN102753961A (zh) * 2009-10-19 2012-10-24 应用纳米结构方案公司 损伤感测复合结构
CN103024940A (zh) * 2012-12-26 2013-04-03 山东科技大学 碳纳米管水泥基复合材料传感器测试***
CN104574964A (zh) * 2015-01-09 2015-04-29 河海大学 一种路面结构耐久性和动态交通监测***
CN106192734A (zh) * 2016-07-18 2016-12-07 深圳市市政设计研究院有限公司 球形钢支座、智能支座以及支座监测***
US20170040524A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 The Boeing Company Structural Health Management Apparatus and System
CN106770467A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 东南大学 一种监测铁轨结构用橡胶垫板老化程度的装置和方法
CN206399563U (zh) * 2016-12-23 2017-08-11 河北建筑工程学院 一种基于压电薄膜传感器的结构监测***
CN107255682A (zh) * 2017-06-16 2017-10-17 唐建芳 一种监测pops类物质的多功能化***
CN107655937A (zh) * 2017-08-25 2018-02-02 南京航空航天大学 一种结构损伤实时监测与定位方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102753961A (zh) * 2009-10-19 2012-10-24 应用纳米结构方案公司 损伤感测复合结构
CN202216930U (zh) * 2011-07-29 2012-05-09 天津城市建设学院 一种建筑工程结构裂纹状态监测***
CN102719927A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 青岛大学 一种聚偏氟乙烯/碳纳米管复合纳米纤维的制备方法
CN103024940A (zh) * 2012-12-26 2013-04-03 山东科技大学 碳纳米管水泥基复合材料传感器测试***
CN104574964A (zh) * 2015-01-09 2015-04-29 河海大学 一种路面结构耐久性和动态交通监测***
US20170040524A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 The Boeing Company Structural Health Management Apparatus and System
CN106192734A (zh) * 2016-07-18 2016-12-07 深圳市市政设计研究院有限公司 球形钢支座、智能支座以及支座监测***
CN106770467A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 东南大学 一种监测铁轨结构用橡胶垫板老化程度的装置和方法
CN206399563U (zh) * 2016-12-23 2017-08-11 河北建筑工程学院 一种基于压电薄膜传感器的结构监测***
CN107255682A (zh) * 2017-06-16 2017-10-17 唐建芳 一种监测pops类物质的多功能化***
CN107655937A (zh) * 2017-08-25 2018-02-02 南京航空航天大学 一种结构损伤实时监测与定位方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109969494A (zh) * 2019-03-22 2019-07-05 合肥合茂电子科技有限公司 一种操作简单的自动化测试设备
CN112373066A (zh) * 2020-11-18 2021-02-19 华东交通大学 一种具有原位检测功能的桥面板制备装置及其制备方法
CN114964799A (zh) * 2022-04-28 2022-08-30 南京航空航天大学 火箭发动机扩张段多温度梯度下的状态监测***及方法
CN114964799B (zh) * 2022-04-28 2023-09-29 南京航空航天大学 火箭发动机扩张段多温度梯度下的状态监测***及方法

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