戚宏梓 杨智航 王可军

苏州大学机电工程学院 江苏 苏州 215100

1 导言

裂纹从宏观的角度看确实会成为一种缺陷,众多的学者也曾潜心研究如何克服这种缺陷,尽力地去规避材料产生裂纹的情况,而近年来有学者从仿生角度发现了微观视角下的裂纹还可以有许多其他实际性的应用。路甬祥院士曾指出:“人的创造欲是科技创新的根本动力,自然和社会是我们认知和创新服务的对象,也是我们学习的最好老师”[1]为了适应自然界的各方面条件与需求,自然界的生物都进化出了具有独特功能的优秀结构,为人类科学技术革新带来了灵感。由聚合物基底和带有纳米裂纹的金属膜所组成的基于纳米裂纹的柔性应变传感器的理论依据是:宏观角度被视为材料缺陷的裂纹在微观角度可以实现有效的控制与图案化。当对传感器施加微小的应变时,由于量子隧穿效应,纳米裂纹边界的连接变化将导致应变传感器的电阻发生急剧变化,因此它具有极高的应变灵敏度系数。目前三种方法对裂纹进行控制和图案化是弯曲法,拉伸法与应力集中法[2]。上述方法都可解决裂纹的随机性问题。但所产生的裂纹的蔓延与传播都是由金属材料本身的性质与随机缺陷决定的,故很难精确控制裂纹位置、长度、密度等参数,这使得弯曲法与拉伸法都具有很大的局限性,对精度要求较高的领域就无法使用。而集中应力法可针对应力集中对……