國際智慧型纖維復(fù)合材料的研發(fā)進(jìn)展
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壓力型陶瓷(PZT)、壓力型高分子(PVDF)，ER流體或形狀記憶合金(SMA)的使用為材料阻尼。這些作動(dòng)器要素系制成薄膜或纖維狀，所以可貼附或埋設(shè)在復(fù)合材料中。與粘接的PZT面料交錯(cuò)的CFRP膠合板對振動(dòng)的被動(dòng)式阻尼有效用。并有將ER流體封入CFRP膠合板之間，使用與埋設(shè)的PZT膜作為作動(dòng)器并用混合智能型系統(tǒng)，導(dǎo)入新型的最合適的控制系統(tǒng)，可有效進(jìn)行振動(dòng)控制。這些實(shí)驗(yàn)以及理論的結(jié)果顯示，混合系統(tǒng)擁有良好的阻尼特性。使用與CFRP膠合板密封之ER流體所構(gòu)成的阻尼層，研究主動(dòng)阻尼。外側(cè)的CFRP皮層為拘束層，內(nèi)側(cè)的皮層為電極，分別動(dòng)作。此種阻尼特性可以由施加電場來控制。埋設(shè)被動(dòng)式阻尼想法所設(shè)計(jì)的SMA電線之CFRP膠合板顯示能夠獲得良好的阻尼性能。
降低噪音是材料的振動(dòng)控制的應(yīng)用。但是，需要不同于材料阻尼的控制系統(tǒng)。那是因?yàn)檎駝?dòng)模態(tài)和音響動(dòng)力模態(tài)不同所致。因此有復(fù)合材料膠合板所發(fā)之音響動(dòng)力模態(tài)的分析模型。由面板貼附壓力型陶瓷，就能夠加以控制發(fā)生在復(fù)合材料面板上的噪音。
可形狀控制的復(fù)合材料
為利用大變形作動(dòng)器加以驅(qū)動(dòng)形狀可控制復(fù)合材料時(shí)，需要低的硬挺性。因此，技術(shù)適用于貼薄薄的復(fù)合材料或是皮層。另有使用分布PZT和PVDF之懸臂梁狀結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)和形狀控制的報(bào)告。此種技術(shù)被應(yīng)用在衛(wèi)星天線的柔軟性結(jié)構(gòu)的控制上。許多很特別的構(gòu)思連同作動(dòng)器被提出。使用可大變形的復(fù)合材料之CFRP膠合板和金屬板所構(gòu)成的作動(dòng)器的設(shè)計(jì)是為了能夠因?yàn)殡娮璋l(fā)熱而獲得大變形。膠合板作動(dòng)器的設(shè)計(jì)是為了使復(fù)合材料層橫向熱膨脹系數(shù)(CTE)和金屬層的數(shù)值一致，如此就能預(yù)防外面變形的發(fā)生。SiC纖維強(qiáng)化金屬基體作動(dòng)器也有作為高溫作動(dòng)器。
提高損傷阻力和修復(fù)
復(fù)合材料的初期損傷模式是會(huì)產(chǎn)生局部損傷。局部的損傷雖然不是致命性的因素，然而會(huì)使復(fù)合材料的剛性和損傷阻力降低。局部的損傷分布在復(fù)合材料內(nèi)部，所以，修復(fù)這些損傷甚為困難。將此種材料性能損傷的影響降到最低的對策，在日本有想到使用作動(dòng)器的兩種手法。一是提高損傷阻力，另一項(xiàng)就是修復(fù)損傷。局部性損傷的發(fā)生荷重標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)合材料制造時(shí)殘留應(yīng)力有關(guān)系，所以為了使殘留應(yīng)力減少，減緩或控制損傷的進(jìn)行而使用SMA作動(dòng)器。有報(bào)告指出，埋設(shè)在CFRP混織膠合板0度層的SMA電線可以減緩90度層的織物層中之橫裂紋的繼續(xù)進(jìn)行。CFRP混織膠合板的0度織物層和90度織物層間所埋的SMA箔對減緩或控制90度織物層中橫紋進(jìn)行具有效用。
除了修復(fù)過程之外，使材料維持特性時(shí)，利用熱熔融的材料將空隙填滿就能夠修理材料內(nèi)所分布的內(nèi)部損傷。一般來說，想要修復(fù)此種熱硬化PMC中的損傷是不可能的事情，但是熱可塑性PMC的局部損傷是可以修復(fù)的。但是，熱硬化PMC的修復(fù)有新想法的提出，即在基體內(nèi)使用作為作動(dòng)器而混合的可熔融的塑料粒子的方法。熱可塑聚合物粒子或未硬化的熱硬化聚合物粒子混合之熱硬化PMC利用加熱就具有修理的能力。
國際最近所舉辦的有關(guān)復(fù)合材料的學(xué)會(huì)演講會(huì)、座談會(huì)、國際性會(huì)議等，可以看到有智能型復(fù)合材料會(huì)期的安排和眾多的發(fā)表。但直到今天，有眾多的研究仍在持續(xù)進(jìn)行中。
今后智能型復(fù)合材料邁向?qū)嵱没仨毧朔恼n題是：
(1)確立符合目的的智能型復(fù)合材料的設(shè)計(jì)手法
(2)開發(fā)不需要精巧技術(shù)的制造手法
(3)弄清在惡劣環(huán)境下的機(jī)械性質(zhì)
(4)傳感器和作動(dòng)器等智能型素材的低價(jià)格化等等。 光纖傳感器相關(guān)文章:光纖傳感器原理
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