本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能涂層狀態(tài)的傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

功能涂層材料在飛機(jī)、橋梁、船舶、汽車、鐵路等相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。例如各種表面防腐蝕功能涂層、各種表面裝飾功能涂層以及各種電磁屏蔽功能涂層。這些功能涂層關(guān)系著服役結(jié)構(gòu)在服役環(huán)境中的生存能力，如果功能涂層在基體結(jié)構(gòu)上發(fā)生失效，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，大面積的功能涂層檢修工作繁重，檢修維護(hù)費(fèi)用很高。因此需要一項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)功能涂層和基體是否結(jié)合牢固。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)缺陷，目的是提出一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其在功能涂層和基體間集成傳感器，用以功能涂層的情況。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述傳感器由絕緣層、導(dǎo)電層和傳感器層組成；所述絕緣層由絕緣材料組成；所述導(dǎo)電層由電阻率較基體材料低的材料制備而成，通過噴涂、沉積或者絲網(wǎng)印刷工藝基體區(qū)域內(nèi)制備成陣列；所述傳感器層由柔性壓電材料和粘結(jié)劑組成；其制備方法是在需監(jiān)測(cè)的區(qū)域上制備上絕緣層和導(dǎo)電層，然后在上面噴涂上與基體所需涂覆的功能層具有相容性的帶壓電材料的傳感層，并完成固化，然后外表面制備所需監(jiān)測(cè)功能涂層，完成傳感器的埋入，最后將導(dǎo)電層傳導(dǎo)出來的電信號(hào)接入信號(hào)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的導(dǎo)電材料包括至少一種銅及其合金、金及其合金、銀及其合金、鋁及其合金、鐵及其合金、導(dǎo)電碳納米管和導(dǎo)電塑料及上述各材料的混合體，導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率須低于基體本身的電導(dǎo)率。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的基體導(dǎo)電層制備技術(shù)可以采用電鍍、絲網(wǎng)印刷、噴涂和氣相沉積技術(shù)；導(dǎo)電層按監(jiān)測(cè)區(qū)域的要求組成陣列。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的傳感器層的材料為含壓電材料的樹脂涂料；樹脂涂料的作用是聯(lián)結(jié)導(dǎo)電層和外層的功能涂層同時(shí)起到傳感的作用。所述樹脂包括氯磺化聚乙烯(CSM)、聚氨酯(PU)和環(huán)氧樹脂(EP)。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的傳感器層的所含壓電材料為PVDF、PA11等有機(jī)壓電材料、壓電陶瓷以及有機(jī)壓電材料和壓電陶瓷的任意組合形式。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的信號(hào)采集系統(tǒng)的前端電路是針對(duì)壓電傳感器適用的電壓放大電路或者電荷放大電路，末端電路是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。

上述的一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能是將采集到的處理進(jìn)行分析判斷，確定出功能涂層區(qū)域是否都正常，哪個(gè)區(qū)域的功能涂層存在異常。

制備方法：

一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器的集成方法是在需監(jiān)測(cè)的區(qū)域上制備上導(dǎo)電層，然后在上面噴涂上與基體所需涂覆的功能層具有相容性的帶壓電材料的傳感層，并完成固化，然后按照功能層的制備工藝完成傳感器的埋入，最后將導(dǎo)電層傳導(dǎo)出來的電信號(hào)接入信號(hào)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

有益效果：

智能功能涂層傳感器集成在基體和功能涂層之間，這些傳感器可以感知功能涂層和基體之間結(jié)合力，從而能夠檢測(cè)基體表面功能涂層的完整性，能夠使飛行員和功能涂層維護(hù)檢修人員能夠快速判斷功能涂層的服役情況，使飛行員自主判斷是否已經(jīng)暴露在對(duì)方的探測(cè)設(shè)備之下，為更合理的做出后續(xù)的飛行決策提供參考，提高武器裝備的生存能力。使功能涂層維護(hù)檢修人員能夠快速確定功能涂層是否受損，受損的部位在哪里，提高功能涂層維護(hù)檢修和效果，降低功能涂層的檢修時(shí)間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明專利的監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器示意圖。

圖2是實(shí)施例一的導(dǎo)電層布置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制：

實(shí)施例一

一種用于監(jiān)測(cè)功能涂層失效的傳感器的實(shí)施例1，見圖2。本實(shí)施例的應(yīng)用對(duì)象為機(jī)翼表面的表面防護(hù)功能涂層，所述傳感器13由絕緣層131、導(dǎo)電層132和傳感器層133組成。在本實(shí)施例中，基體11為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；絕緣層131為環(huán)氧樹脂功能涂層，通過空氣噴涂方法制備；導(dǎo)電層132為鋁合金，采用熱噴涂的方法在基體11表面制備，導(dǎo)電層132的形狀為陣列塊布置，布置圖見圖2，通過設(shè)置導(dǎo)電層的大小和數(shù)量來控制傳感器監(jiān)測(cè)的面積和傳感器監(jiān)測(cè)的精度。傳感器層133的樹脂為環(huán)氧樹脂，將PVDF壓電材料混合在環(huán)氧樹脂，并溶解在乙醇中得到樹脂涂料，將樹脂涂料通過空氣噴涂的方法涂覆機(jī)翼表面，經(jīng)80攝氏度固化后取出。然后在該表面上制備以環(huán)氧樹脂為粘結(jié)劑的表面防護(hù)功能涂層12。最后將各導(dǎo)電層區(qū)域的采集到信號(hào)傳遞到信號(hào)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

實(shí)施例二

一種用于監(jiān)測(cè)表面功能涂層失效的傳感器的實(shí)施例2。本實(shí)施例的應(yīng)用對(duì)象為輪船表面的表面防護(hù)功能涂層。所述傳感器13由絕緣層131、導(dǎo)電層132和傳感器層133組成。在本實(shí)施例中，基體11為特種船舶鋼921A；絕緣層131為聚氨酯絕緣功能涂層，導(dǎo)電層132為純銅，采用粘結(jié)的方法在基體11表面制備，導(dǎo)電層132的形狀為陣列塊布置。傳感器層133的樹脂為聚氨酯，將PA11壓電材料混合在聚氨酯，并溶解在去離子水中得到樹脂涂料，將樹脂涂料通過空氣噴涂的方法涂覆在船舶表面，經(jīng)自然風(fēng)干。然后在該表面上制備以聚氨酯為粘結(jié)劑的表面防護(hù)功能涂層12。最后將各導(dǎo)電層區(qū)域的采集到信號(hào)傳遞到信號(hào)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

所述實(shí)施例只是上述技術(shù)方案的組合之一，實(shí)際運(yùn)用過程中，不同的基體、不同的傳感器單元、不同形式的導(dǎo)電層，不同的樹脂和不同的功能涂層等不同的組合，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。