[发明专利]一种PVDF基压电传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种PVDF基压电传感器，其特征在于，包括BT-BFO/PVDF复合压电薄膜、两片导电银胶带、两片塑封膜、冷压端子和屏蔽导线，所述BT-BFO/PVDF复合压电薄膜由BT-BFO纳米材料和PVDF材料制成，所述两片导电银胶带上分别具有引脚部，所述两片导电银胶带分别贴附于BT-BFO/PVDF复合压电薄膜的上、下两侧，所述两片塑封膜分别贴附于两片导电银胶带的上、下两侧，所述两片导电银胶带的引脚部分别连接一所述冷压端子，两个所述冷压端子分别连接所述屏蔽导线。

2.根据权利要求1所述的一种PVDF基压电传感器，其特征在于，将所述PVDF基压电传感器应用于装配式混凝土结构中灌浆套筒的密实度监测，其实现方法为：在套筒的出浆口和注浆口旁侧分别布设一个所述PVDF基压电传感器，靠近出浆口的传感器作为激励器，靠近注浆口的传感器作为接收器，所述接收器连接数据采集卡的接收端，所述数据采集卡的激励端连接电压放大器的输入端，所述电压放大器的输出端连接所述激励器，所述数据采集卡连接计算机；

待试件养护设定天数后，按如下方法进行套筒灌浆密实度检测：计算机控制数据采集卡产生一个电压信号，信号经过电压放大器后将信号放大，放大后的信号对激励器进行激励产生应力波，应力波在套筒内部发生衰减，衰减后的信号被接收器接收，接收的信号被数据采集卡所采集并在计算机上显示。

3.根据权利要求2所述的一种PVDF基压电传感器，其特征在于，两个PVDF基压电传感器在套筒上的安装位置从周向来看相差180°，即一个位于套筒的正面，另一个位于套筒的背面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备BT-BFO纳米材料；

（2）制备主要由BT-BFO纳米材料和PVDF材料混合组成的BT-BFO/PVDF纺丝液；

（3）制备BT-BFO/PVDF复合压电薄膜；

（4）制备基于BT-BFO/PVDF复合压电薄膜的BT-BFO/PVDF复合压电传感器。

5.根据权利要求4所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体方法为：通过固相法制备xBaTiO₃-(1-x)BiFeO₃，按化学计量配比称量各组分，加入球磨罐中，加入无水乙醇球磨混合；然后，将混合好的浆料放进烘箱干燥，干燥后的粉末经过筛网筛选后放入氧化铝坩埚中压实，再放入马弗炉中保温，温度控制在850-950℃；合成后的粉体经过研钵的初步破碎后，过筛网；将获得的较细的xBaTiO₃-(1-x)BiFeO₃粉末放入球磨罐中，加入无水乙醇进行二次球磨；球磨后的浆料放入烘箱干燥，干燥后的粉末经过筛网，获得BT-BFO纳米材料。

6.根据权利要求5所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，所述xBaTiO₃-(1-x)BiFeO₃中，x=0.2 0.3, 0.4, 0.5。

7.根据权利要求4所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的具体方法为：将PVDF粉末和制备的BT-BFO粉末倒入等比例制备的N,N-二甲基甲酰胺DMF与99.7%丙酮的混合溶液中，先将该溶液在室温下搅拌设定时间，后经过超声处理获得均匀的BT-BFO/PVDF纺丝液。

8.根据权利要求4所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的具体方法为：将获得的BT-BFO/PVDF纺丝液加入注射器中，并将其置于注射泵中；注射器两端设置一个硅胶管以使溶液能够流到针头，在针头施加正电压以形成泰勒锥，喷射获得稳定的液体射流；采用接地的旋转滚筒作为纳米纤维的收集器，进而得到BT-BFO/PVDF复合压电薄膜。

9.根据权利要求4所述的一种PVDF基压电传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的具体方法为：将导电银胶带通过模切机切成具有引脚部的预设图样，再将导电银胶带贴附在塑封膜上；将沉积在收集器上的BT-BFO/PVDF复合压电薄膜取下，按照所需规格通过模切机裁剪成相应大小，然后设置在上、下两侧的两片导电银胶带中；采用三明治结构通过塑封膜将复合压电薄膜包裹，并用塑封机进行塑封；导电银胶带的引脚部透过塑封膜上的开孔连接冷压端子，并通过冷压端子连接导线，从而制备得到BT-BFO/PVDF复合压电传感器。