张东旭，吕 伟，卢少微，马克明，王晓强，马子昂

(沈阳航空航天大学 a.航空宇航学院，b.材料科学与工程学院，沈阳 110136)

在对复合材料健康状况分析中，除了有限元方法，还有一些其他的方法给予人们新的选择。Na等[10]提供了一种压电传感器的无损检测方法，可用于对复合材料服役状态的分析。Kim等[12]提出用一种聚偏氟乙烯薄膜传感器实现对单搭接接头的疲劳损伤的监测，从而分析其受力状态。

本文采用多壁碳纳米管(MWCNT)薄膜和类石墨烯/油墨(MXene/ink)两种微纳传感器，实现对玻璃纤维增强的复合材料单搭接接头在循环载荷状态下的实时监测，从而分析单搭接接头的受力状态。

1 实验

1.1 碳纳米管薄膜和类石墨烯传感器的制备

从中国科学院成都有机化学有限公司购得MWCNTs(直径:8～15 nm，长度:50 μm，纯度:98%)后，将300 mg MWCNTs和10 ml TritonX-100加入100 ml 去离子水中制成浓度为3 mg/ml的分散液，将分散液在超声波仪中以功率在90 W下超声3次(每次40 min)，再以3 000 r/min的转速离心40 min，之后将碳纳米管分散液喷射在孔径为0.45 μm的滤膜上，经真空抽滤后将薄膜成型在滤纸上,如图1所示。在80 ℃环境中烘干2.5 h后，将薄膜从滤纸上剥离下来，制成传感器,具体的制备工艺参数如表1所示。

表1 MWCNT薄膜传感器的制备工艺

图1 碳纳米管传感器制备流程

制备MXene/ink微纳传感器的方法是将MXene分散在油墨中，制备流程如图2所示。油墨主要包含少量天然树脂、合成树脂、纤维素、橡胶衍生物等。将干燥的MXene粉末加入到二甲基亚砜(DMSO)中，使用磁力搅拌器将其在室温环境下搅拌(180 r/min)20 min，然后超声分散20 min(60 W)，确保MXene在DMSO中完全分散。……