空心光纤用于机敏结构自诊断、自修复的研究

介绍的是在机敏结构中利用空心光纤灌注胶液的方法来进行复合材料损伤、断裂的自诊断、自修复,对空心光纤的传光机理做了具体的研究和分析,运用这些特性对整个系统的总体方案作出了初步的分析。     

空心光纤在复合材料断裂位置测量中的研究

损伤监测与断裂修复是复合材料研究的难题之一。利用空心光纤注胶来实现复合材料的自诊断、自修复是一种行之有效的方法。由此对空心光纤的传光机理做了详细的研究和分析,并介绍了利用空心光纤对复合材料断裂位置进行测量的原理、方法及实验研究。首先给出了空心光纤的性能,其次介绍了利用测量光纤衰减特性的剪断方法来进行复合材料断裂位置的研究,最后介绍了Y型耦合器在断裂位置研究中的实用性,并以一个系统的实验原理图作为整个研究的小结。     

光纤智能混凝土结构自修复的研究

研究了空心光纤的传输特性与匹配特性、混凝土结构损伤、裂缝的自诊断检测以及利用注入粘度小的缩聚高分子溶液粘结修补剂来实现混凝土的自修复。论述了空光纤与混凝土结构强度的匹配，为空心光纤用于混凝土结构损伤的自诊断与自修复提供了研究依据。对自诊断、自修复系统的总体方案进行了研究和分析，实验结果验证了该方案的可行性。     

微胶囊自修复复合材料的研究进展

预埋微胶囊法是实现复合材料自修复方法的一种,也是目前复合材料修复领域的研究热点之一.迄今为止,有多种基于微胶囊技术的自修复系统的复合材料的报道.尽管微胶囊的加入使得复合材料可以实现自修复并有增韧功能,但也使材料的拉伸断裂强度、弹性模量等下降,限制了其应用.讨论了实现自修复微胶囊技术存在的问题,即胶囊耐热性差、胶囊分散性差、界面粘接强度低等,综述了文献中用到的解决方法,总结了不同力学测试手段的自修复效率的表征方法,对微胶囊自修复复合材料的应用有一定的借鉴和指导意义.     

自修复复合材料研究进展

具有自诊断、自修复功能的智能复合材料已成为新材料领域研究的重点之一.本文从陶瓷混凝土基复合材料、聚合物基复合材料和金属基复合材料三方面简要介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、制备原理和模型.对近年来该领域的最新研究进展进行了评述,并总结了具有机敏性自愈合能力的材料的组成要素.     

微脉管型自修复复合材料研究进展

自修复复合材料作为一种智能材料,可以自主修复材料中出现的损伤,保持结构完整性,与传统复合材料相比具有明显的优势。微脉管型自修复复合材料因其可进行多种控制,实现多次可重复的高效率修复,有望成为最重要的自修复复合材料之一。文中综述了近年来微脉管型自修复复合材料的研究分支和进展,总结了相关研究方法和研究成果。最后指出了现有研究存在的不足,并提出了未来的研究方向。     

聚合物基自修复复合材料的研究进展

主要介绍了微胶囊、液芯纤维等不同类型的聚合物基自修复复合材料的制备方法及自修复的基本原理,总结了微胶囊、液芯纤维在聚合物基自修复复合材料中的应用及研究进展,探讨了目前聚合物基自修复复合材料研究中存在的一些难点,最后就自修复材料的发展趋势提出了几点建议.     

微脉管型自修复复合材料研究进展EI北大核心CSCD

自修复复合材料作为一种智能材料,可以自主修复材料中出现的损伤,保持结构完整性,与传统复合材料相比具有明显的优势。微脉管型自修复复合材料因其可进行多种控制,实现多次可重复的高效率修复,有望成为最重要的自修复复合材料之一。文中综述了近年来微脉管型自修复复合材料的研究分支和进展,总结了相关研究方法和研究成果。最后指出了现有研究存在的不足,并提出了未来的研究方向。     

聚合物基复合材料自修复的研究进展

复合材料的自修复功能已成为智能材料研究的重点之一。自修复主要包括外援型自修复和本征型自修复,外援型自修复种类主要包括微胶囊型、中空纤维型以及微脉管型自修复;本征型自修复主要包括可逆共价键和可逆非共价键自修复。系统地阐述了这几种典型自修复方法的研究进展及其优势和不足,展望了自修复复合材料的发展及应用前景。     

空心光纤性能及其在机敏结构中应用的研究

损伤、断裂的监测与修复是复合材料应用中的一个难题 ,本文提出了空心光纤的方法 ,有望解决这方面的问题。     

基于ARM和GPRS远程数据传输的光纤智能结构监控系统

提出并设计了一种基于Advanced RISC Machines（ARM）和General Packet Radio Service（GPRS）的远程数据传输系统,该系统用于光纤智能结构的健康监控。系统包括光源、光纤智能结构、光电检测电路、远程终端单元（RTU）、GPRS网络、Internet和监控中心服务器,其中终端单元由ARM微控制器和GPRS无线通信模块组成。RTU与监控中心之间是通过GPRS网络和Internet来进行数据交换的,在监控中心收到的数据中包含了复合材料智能结构的健康状态信息,通过对数据的处理就能判断材料结构的健康状态,从而达到对智能材料结构的健康状态进行远程监控的目的,同时还进行了相应的承载试验以及损伤定位研究。试验结果表明：该监控系统实现了对光纤智能结构的无线远程监控和损伤定位,且性能稳定可靠,为复合材料结构的健康状态监控提供了一种新方法。     

Phased‐array transducers for damage detection in aircraft structures*

The work outlined in this paper is a part of a wider effort aimed at the development of a built‐in system for real‐time damage detection in aircraft structures. The objective of this study was to show the feasibility of applying low‐frequency phased‐array transducers for damage detection in metallic structures with bonded repairs and, also, in structures made of composite materials. This paper is divided into two main portions: a component dedicated to the monitoring of crack growth under a simulated composite repair and a part describing an introductory study done for composite panels monitoring. The data acquisition system is also described. The results of the study described in this paper indicate that a low‐frequency, built‐in phased‐array system can successfully estimate the length of a crack growing under a bonded repair. Satisfactory results of monitoring simulated defects in composite structures are presented, as well.     

Imaging the Molecular Motions of Autonomous Repair in a Self‐Healing Polymer

Self‐healing polymers can significantly extend the service life of materials and structures by autonomously repairing damage. Intrinsic healing holds great promise as a design strategy to mitigate the risks of damage by delaying or preventing catastrophic failure. However, experimentally resolving the microscopic mechanisms of intrinsic repair has proven highly challenging. This work demonstrates how optical micromechanical mapping enables the quantitative imaging of these molecular‐scale dynamics with high spatiotemporal resolution. This approach allows disentangling delocalized viscoplastic relaxation and localized cohesion‐restoring rebonding processes that occur simultaneously upon damage to a self‐healing polymer. Moreover, frequency‐ and temperature‐dependent imaging provides a way to pinpoint the repair modes in the relaxation spectrum of the quiescent material. These results give rise to a complete picture of autonomous repair that will guide the rational design of improved self‐healing materials.     

Dynamically Switchable Multicolor Electrochromic Films

The dynamic optical switch of plasmonic nanostructures is highly desirable due to its promising applications in many smart optical devices. To address the challenges in the reversibility and transmittance contrast of the plasmonic electrochromic devices, here, a strategy is reported to fabricate color switchable electrochromic films through electro‐responsive dissolution and deposition of Ag on predefined hollow shells of Au/Ag alloy. Using the hollow Au/Ag alloy nanostructures as stable seeds for site‐specific deposition of Ag, elimination of the random self‐nucleation events is enabled and optimal reversibility in color switching is allowed. The hollow structure further enables excellent transmittance contrast between the bleached and colored states. With its additional advantages such as the convenience for preparation, high sensitivity, and field‐tunable optical property, it is believed that this new electrochromic film represents a unique platform for designing novel smart optical devices.     

复掺钢纤维-纳米炭黑/混凝土智能层对裂缝自监测性能的影响

将结构型钢纤维及纳米炭黑作为导电材料加入混凝土形成智能混凝土,并将智能混凝土和素混凝土一起浇筑形成双层混凝土梁。在四点弯曲加载下,采用四电极法对混凝土试件的电阻进行测量,对比研究了复掺钢纤维-纳米炭黑/混凝土层中钢纤维掺量及智能层厚度对混凝土梁的弯曲性能及裂缝自监测性能的影响。结果表明:混凝土智能层内结构型钢纤维的掺量和智能层厚度的增加能够显著提高混凝土梁的弯曲性能;依据电阻变化率-时间(ρ_FCR-t)曲线的变化特征可对混凝土的裂缝出现时刻进行监测,裂缝出现前,ρ_FCR-t曲线基本维持在零点附近,智能混凝土梁出现裂缝时,ρ_FCR-t曲线开始急剧上升,出现新裂缝后,ρ_FCR-t曲线出现新的转折点,斜率发生明显变化;裂缝出现时,试件的ρ_FCR增长较迅速,后期ρ_FCR增长变缓,ρ_FCR-裂缝扩展宽度(ω_COD)曲线呈负衰减函数特征;对于双层混凝土梁,增加混凝土智能层钢纤维掺量和智能层厚度,减小了相同裂缝宽度下裂缝自监测信号ρ_FCR的数值;本文提出的一阶指数衰减函数模型拟合ρ_FCR-ω_COD曲线效果较好。      

Independent Blue and Red Light Triggered Narcissistic Self‐Sorting Self‐Assembly of Colloidal Particles

The ability of living systems to self‐sort different cells into separate assemblies and the ability to independently regulate different structures are one ingredient that gives rise to their spatiotemporal complexity. Here, this self‐sorting behavior is replicated in a synthetic system with two types of colloidal particles; where each particle type independently self‐assembles either under blue or red light into distinct clusters, known as narcissistic self‐sorting. For this purpose, each particle type is functionalized either with the light‐switchable protein VVDHigh or Cph1, which homodimerize under blue and red light, respectively. The response to different wavelengths of light and the high specificity of the protein interactions allows for the independent self‐assembly of each particle type with blue or red light and narcissistic self‐sorting. Moreover, as both of the photoswitchable protein interactions are reversible in the dark; also, the self‐sorting is reversible and dynamic. Overall, the independent blue and red light controlled self‐sorting in a synthetic system opens new possibilities to assemble adaptable, smart, and advanced materials similar to the complexity observed in tissues.     

光纤缠绕式应变传感器

研究了一种可用于机敏复合材料与结构状态监测的本征型强度调制光纤应变传感器,它由两根以上多模光纤相互缠绕绞合形成。分析了该传感器的应变传感原理,得到其既能测量拉应变、又能测量压应变的结论。传感器对应变的响应具有良好的线性和重复性,灵敏度高,无迟滞现象。对植入碳纤维/环氧复合材料内的光纤缠绕型应变传感器的实验结果与理论分析一致,表明该传感器是适合于机敏复合材料与结构状态监测的较为理想的光纤传感器。