一种压电功能纤维的电辅助制备装置及方法制造方法及图纸

一种压电功能纤维的电辅助制备装置及方法，装置包括加热管内的金属筒，金属筒上端连接外壁，外壁的中心设有内壁，外壁和内壁之间的腔体和金属筒内腔相通，表面生长有化合物纳米柱的碳纤维从内壁穿入，经过金属筒底端下孔穿出；方法是先制备表面生长有化合物纳米柱的碳纤维，将碳纤维引导插入内壁孔内，从金属筒的下孔穿出；再将压电聚合物溶液或熔融态压电聚合物注入内外壁之间的腔体中，包覆碳纤维表面；给金属筒加电压，金属筒和碳纤维之间形成径向电场，压电聚合物溶液或熔融态压电聚合物产生电润湿，浸入化合物纳米柱的间隙中；完成压电聚合物固化，调整参数使压电聚合物达到最佳极化；本发明专利技术得到良好压电性能和结构强度的压电功能纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种压电功能纤维的电辅助制备装置及方法
本专利技术属于功能纤维复合材料
，具体涉及一种压电功能纤维的电辅助制备装置及方法。
技术介绍
复合材料相比于传统的金属材料具有优良的综合性能，复合材料内部的缺陷和损伤往往具有隐蔽性，不能及时发现和阻止缺陷和损伤，从而积累导致设备运行出现故障，带来安全隐患。因此，需要一种快速实时监测复合材料结构的健康监测系统，能够及时发现微小损伤，从而阻止损伤积累，以保障复合材料的安全性和经济性。传统的无损检测技术如超声、X射线等技术在面对结构复杂的复合材料时具有一定的局限性，同时也无法实现快速、实时的在线监测，智能复合材料的出现为解决这个问题提供了一个途径，通过对复合材料进行改造，如埋入传感器、表面贴片和插入光纤等方法，便能够实现对复合材料的在线监测。而这些方法也有一定缺陷，如在复合材料中埋入传感器会容易引起局部应力集中，降低复合材料强度；表面贴片方法难以应对大面积复合材料的监测如飞机机翼；光纤能够实现结构检测，但需要额外的设备生成和检测信号，其成本更高且系统更加复杂。纤维增强型复合材料可以通过赋予纤维一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：包括加热管(6)内的金属筒(5)，金属筒(5)上端连接有外壁(4)，外壁(4)的中心设有内壁(2)，外壁(4)和内壁(2)之间的腔体和金属筒(5)内腔相通，外壁(4)不导电，确保压电聚合物溶液或熔融态压电聚合物(3)能从外壁(4)和内壁(2)之间的腔体均匀流入金属筒(5)内腔；表面生长有化合物纳米柱(7)的碳纤维(1)从内壁(2)穿入，通过金属筒(5)底端下孔穿出，碳纤维(1)最底部用卷筒进行牵引。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：包括加热管(6)内的金属筒(5)，金属筒(5)上端连接有外壁(4)，外壁(4)的中心设有内壁(2)，外壁(4)和内壁(2)之间的腔体和金属筒(5)内腔相通，外壁(4)不导电，确保压电聚合物溶液或熔融态压电聚合物(3)能从外壁(4)和内壁(2)之间的腔体均匀流入金属筒(5)内腔；表面生长有化合物纳米柱(7)的碳纤维(1)从内壁(2)穿入，通过金属筒(5)底端下孔穿出，碳纤维(1)最底部用卷筒进行牵引。


2.根据权利要求1所述的一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：所述的碳纤维(1)表面制备化合物纳米柱(7)的方法为任意方法，化合物纳米柱(7)为任意具有导电性能的化合物；化合物纳米柱(7)在碳纤维(1)上径向生长，直径尺寸为30-150nm，深宽比可为1-10。


3.根据权利要求1所述的一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：所述的碳纤维(1)的型号为T800-H，裸纤维直径为5-7μm。


4.根据权利要求1所述的一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：所述的碳纤维(1)表面制备的化合物纳米柱(7)方法为两步水热法，化合物纳米柱(7)为氧化锌或钛酸钡。


5.根据权利要求1所述的一种压电功能纤维的电辅助制备装置，其特征在于：所述的压电聚合物为聚偏氟乙烯PVDF。


6.基于权利要求1所述的一种压电功能纤维的电辅助制备装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：制备并选用表面生长有化合物纳米柱(7)的碳纤维(1)；
第二步：将碳纤维(1)引导插入内壁(2)孔内，从金属筒(5)的下孔穿出，并将碳纤维(1)接地；
第三步：将压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小明，程思译，张洁，邵金友，李祥明，田洪淼，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61