1-3型水泥基压电复合材料及其传感器的制备、性能和机理研究

为解决目前土木工程领域中应用的智能材料与混凝土结构材料相容性差的问题，本课题以水泥为基体，研制适合于混凝土结构健康监测的1-3型水泥基压电复合材料及其传感器，主要研究压电功能体的体积分数和形状参数对复合材料的压电性能、介电性能、频带宽、声阻抗和振动模式等性能的影响，确定最佳制备工艺参数；研究水泥水化龄期和温度对复合材料性能的影响，探讨其性能稳定性，并揭示水泥基体的矿物组成和结构与复合材料性能的相关性；通过理论推导，建立1-3型水泥基压电复合材料的宏观等效性能理论模型并进行实验验证；在土木工程结构适用的频率范围内，研究水泥基压力传感器的频率独立性、线性度和灵敏度等性能，明确力电效应机理；以1-3型水泥基压电复合材料为元件制备正交异性宽频声发射传感器，研究传感器的灵敏度、正交异性特性及传感机理；根据1-3型水泥基压电传感器的特点，开发与之相适应的数据采集系统和监测软件系统，并进行应用性研究。