[發明專利]一種機織結構電阻式含碳纖維織物傳感器制造方法

有效

• 申請號: 201910463622.0
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110230142B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 洪興華;于偉東;金子敏;唐艷軍;陶晨;侯敏;黃卿;胡伊麗
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D03D15/275
• 分類號: D03D15/275;D03D15/50;G01B7/16;D06M15/11;D06M15/263
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種機織結構電阻式含碳纖維織物傳感器制作方法，其特征在于：該織物傳感器制作方法由以下步驟組成：

1）選擇一種高性能介電纖維和碳纖維，織成織物，作為傳感器主體，測試并計算其電磁屏蔽效能、頻率選擇特性和電阻應變特性；

2）根據所需的工作頻率和要達到的屏蔽效能，主要通過設計碳纖維的織入量，其次通過經緯向碳纖維和經緯向介電纖維的排布和分布均勻性，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實現電磁屏蔽；

3）根據所需要達到的屏蔽效能和頻率選擇要求，主要通過設計經緯向碳纖維和經緯向介電纖維的排布和機織組織單元形狀與尺寸，其次通過調整碳纖維的織入量，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實現電磁屏蔽選擇特性，即對電磁波在特定頻率的高透過或特定頻率的高吸收；

4）根據所需要達到的電阻應變特性，主要通過設計經緯向碳纖維平行排布、纖維間的接觸和交織，即通過形變時產生距離變化到形變時產生接觸數量和接觸面積變化再到形變時產生接觸和滑移，而不通過碳纖維伸長，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實現拉伸、刺壓、扭轉和擺動應變時電阻明顯變化且存在特定對應規律的織物傳感器；

其中，所述碳纖維和介電纖維均為高性能纖維，織造成的傳感器織物強度均不低于200MPa，并可作為復合材料基材，所述介電纖維是芳綸、玻璃纖維高性能介電纖維中一種或多種混紡，碳纖維是碳長絲束或鍍金屬改性導電碳纖維，碳纖維長絲束織造前，碳纖維經5-10%的淀粉漿糊劑和3-8%的丙烯酸漿料上漿整理，經向全碳纖維，緯向全介電纖維，平紋組織織造成傳感器，當經向施加應力作用和應變時，電阻保持恒定，即實現了形變定向過濾；而緯向施加作用和形變時，電阻隨應變增大而增大，實現織物傳感器拉伸傳感監測功能。

2.根據權利要求1所述的一種機織結構電阻式含碳纖維織物傳感器制作方法，其特征在于：在拉伸應變小于0.4%時，電阻變化率能達到30%以上。

3.根據權利要求1所述的一種機織結構電阻式含碳纖維織物傳感器制作方法，其特征在于：在不同方向施加2對共4個電極時，可通過2對電極數據，實現刺壓作用的定位監測功能。

4.根據權利要求1所述的一種機織結構電阻式含碳纖維織物傳感器制作方法，其特征在于：在用于橋梁建筑、天線、天線罩、汽車或高速列車高強復合材料中作為增強相使用時，通過應變甚至斷裂破壞導致電阻變化，從而實現織物傳感器的材料健康監測功能。