宽温度范围、超高延展性的压电传感器，用于监测飞机表面撞击情况

《npj Flexible Electronics》：Wide temperature range, ultra-extensible piezoelectric sensor for aircraft surface impact monitoring

　　

摘要

能够层压在曲面上的柔性传感器是用于监测飞机表面撞击的理想选择。这类传感器必须能够承受飞机飞行过程中表面的温度波动，并具备良好的延展性，以便附着在大型曲面上进行监测。然而，现有的柔性传感器无法满足这些要求。本文介绍了一种具有宽温度范围和超强延展性的压电传感器。该传感器采用基于多巴胺@钛酸钡/纤维素的柔性压电薄膜作为传感层，在-50至80°C的宽温度范围内表现出优异的温度稳定性。通过轴向拉伸连接以及将外部触点与传感器单元相连的水平连接方式，再加上阵列的顺序堆叠工艺，使得传感器阵列能够实现高达2500%的双轴伸展。这种超强延展性的传感器阵列可被安装在飞机表面上，持续监测撞击信号。通过嵌入的撞击定位算法，对25个通道的撞击信号数据进行分析，从而实现撞击位置的精确定位。这种具有宽温度范围的超强延展性压电传感器在监测飞机表面意外撞击方面具有重要的实际应用价值，将极大地推动航空设备结构健康监测技术的发展。