一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器及制备方法，属于固体电子器件技术领域，涉及柔性压电材料制备。根据监测构件灵活定制传感器尺寸，制备方法包括，采用纳米级锆钛酸铅陶瓷粉末制备柔性传感器的压电功能相；配制SiO<subgt;2</subgt;前驱体溶液；配制PZT/SiO<subgt;2</subgt;纺丝溶液；利用静电纺丝工艺制备柔性压电PZT/SiO<subgt;2</subgt;纳米纤维膜；柔性压电PZT/SiO<subgt;2</subgt;纳米纤维膜干燥退火后作为传感器的敏感层进行封装。制备工艺摆脱基底对柔韧性造成的限制，改性PZT表面活性有效解决了颗粒在溶液中团聚、沉淀问题。本发明专利技术提高传感器与复杂的混凝土的相容性，灵敏捕捉断裂弹性波，信号幅值高达75dB，实现混凝土结构失效的及时感知。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体电子器件，涉及柔性压电材料制备，具体涉及一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器及制备方法。

技术介绍

1、随着建筑行业的快速发展，混凝土结构健康监测已经成为重要的研究领域。现有技术中，压电传感器通过监测混凝土受拉压应力产生的应力波，从而获取混凝土的损伤信息。然而，传统的压电传感器以压电陶瓷和压电单晶等硬质材料为功能元件，其刚性特性使其无法完美贴合复杂的混凝土表面，从而影响信号的采集效率和精度。此外，在安装和使用过程中易损坏，限制了传感器在实际应用中的可靠性和耐用性。柔性压电传感器具有良好的机械柔韧性，可以更好地与特殊空间结构相匹配。以pvdf聚合物及其共聚物为代表的有机压电聚合物通常采用静电纺丝工艺被制备成软质、大面积压电薄膜传感器，并被广泛应用。但该材料的压电性能取决于材料中β相的形成，而β相的pvdf薄膜属于热力学亚稳态，使pvdf薄膜的状态容易受到外界环境的影响而改变，这种改变称为退极化现象，从而影响其压电性能。

2、锆钛酸铅pzt相较于pvdf具有优越的压电、介电性能以及较高的居里温度。其中，pzt-5h系列压电陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器，其特征在于，包括透声层（1）、敏感层（2）、导电层（3）、屏蔽层（4）和保护层（5）自下而上贴附在一起，第一导线（6）和第二导线（7）连接在导电层（3）；

2.一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的压电功能相，为PZT-5H为商用或者经过0.5 mol的PZT溶液烘干得到初始形态粉末，在传统固相法的基础上二次破碎、研磨、过筛，得到压电应变常数为560 pC/N，粒径大小在20...

【技术特征摘要】

1.一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器，其特征在于，包括透声层（1）、敏感层（2）、导电层（3）、屏蔽层（4）和保护层（5）自下而上贴附在一起，第一导线（6）和第二导线（7）连接在导电层（3）；

2.一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述的压电功能相，为pzt-5h为商用或者经过0.5 mol的pzt溶液烘干得到初始形态粉末，在传统固相法的基础上二次破碎、研磨、过筛，得到压电应变常数为560 pc/n，粒径大小在200~600 nm的纳米级粉末颗粒。

4.根据权利要求2所述的一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述的sio2前驱体溶液由1.1g pvp溶于10ml的乙醇，获得第一溶液；量取5.5 ml正硅酸乙酯，缓慢加入第一溶液中，获得第二溶液；最后将1 ml dmf加入第二溶液中，搅拌24 h后获得。

5.根据权利要求2所述的一种用于混凝土断裂监测的接收型柔性传感器制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述的pzt/sio2纺丝溶液利用改性后的pzt-5h粉末，配制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贞翔，姜琳琳，黄世峰，张瑾，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：