基于磁性粒子的结构健康监测新策略：实现高精度损伤检测与涂层评估

来自学术界的研究人员针对高要求结构（如容器、管道、飞机）的损伤检测难题，开发了一种新型磁性粒子结构健康监测（SHM）策略。该研究通过在环氧涂层掺杂20 wt% NdFeB粒子，实现了7000 Oe矫顽场和136.8 emu g?1饱和磁化强度，证实了磁通映射技术可快速精准检测损伤并评估涂层深度，为关键结构监测提供创新解决方案。

　　

当前领域正大力推进针对大表面积结构健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）的高效精准监测策略研发。对于船舶、管道或飞机等高要求结构而言，其关键性要求必须进行成本高昂的完整性检测，以确保性能与安全。本研究提出了一种创新性的SHM方法——利用磁性粒子实现精确损伤检测与涂层分层评估。该研究方法在工业生产的片状模塑料（Sheet Molding Compound, SMC）层压复合材料上得到验证，材料表面涂覆有掺杂20 wt%钕铁硼（NdFeB）颗粒的环氧树脂涂层。该涂层实现了7000奥斯特（Oe）的矫顽场（H_c）以及136.8电磁单位每克（emu g^?1）的饱和磁化强度（M_s）。磁性颗粒分散均匀，表面表征显示其对粗糙度和润湿性影响极小。力学测试表明，涂层对弯曲模量影响可忽略，但因分子运动受限导致弯曲强度有所下降。磁通分布测绘能够快速、准确实现损伤识别与涂层深度评估。垂直磁化显著提升了损伤检测能力与灵敏度，而更长的采集时间（3秒）和更高的磁化场强（1.1特斯拉，T）则有助于提高分辨率、便于厚度评估。这些发现突显了该类涂层在SHM中的应用潜力，既可实现精准损伤探测，又可评估涂层均匀性，最终为关键结构的先进监测方案提供有力支持。

作者声明无利益冲突。