火山状碳电容传感器实现复合材料T型接头胶层协同监测与增强

为解决碳纤维增强塑料(CFRP)T型接头胶层固化质量与抗剥离性能难题，研究人员创新开发了具有火山状凸孔结构(CHs)的碳纳米管(CNT)电容传感器。该传感器可原位监测固化过程ΔC/C0变化（CH组较平面孔PH和无孔NH分别提升82%/66%），并在剥离测试中使损伤起始点ΔC/C0提升112%-194%，同时使接头极限载荷最高增加13.03%，实现结构-功能一体化突破。

　　

在航空航天领域广泛应用的碳纤维增强塑料(CFRP)T型接头中，胶层的固化质量和抗剥离性能始终是技术瓶颈。这项研究巧妙设计出具有火山状凸起孔洞(CHs)的碳纳米管(CNT)电容传感器，将其植入接头胶层实现双重使命：既能实时捕捉固化过程的电容变化(ΔC/C₀)，又能像"微型钢筋网"般强化结构。

实验数据显示，当固化温度或压力升高时，火山状结构的传感器展现出惊人的信号灵敏度——其ΔC/C₀峰值比平面孔(PH)和无孔(NH)版本分别高出82%和66%。更令人振奋的是，在模拟实际工况的剥离测试中，这些"智能火山"能在损伤萌生瞬间发出强烈电容警报(信号强度达NH组的2.94倍)，同时将接头承载能力提升13%，完美诠释了"边监测边加固"的协同效应。

这项突破不仅为复合材料接头提供了新型"结构健康监测眼"，其独特的火山状阵列设计更为功能性智能材料开辟了新范式——就像给传统材料装上会"喊疼"又会"自愈"的神经网络。