柔性压阻应变传感技术在结构健康监测领域的研究进展

作     者：翁顺 张之越 高珂 朱宏平 WENG Shun;ZHANG Zhiyue;GAO Ke;ZHU Hongping

作者机构：华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2024年第45卷第7期

页      面：242-261页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFF0501001) 国家自然科学基金项目(52308315) 中国博士后科学基金项目(2023M731206) 华中科技大学交叉研究支持计划(2023JCYJ014) 

主　　题：结构健康监测 应变感知 柔性压阻传感器 纳米复合材料 

摘      要：柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响,发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能;现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战;对于柔性压阻传感器的选择策略,建议选择碳系导电材料,选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求;同时,展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。