[发明专利]一种水泥基压电复合材料传感器

摘要

本发明涉及一种水泥基压电复合材料传感器，包括：水泥基质材料、压电填充材料、纤维填充材料和导电填充材料，特点在于整个实体结构划分为传感器基体、第一电极层、压电材料复合层和第二电极层，其中：所述传感器基体为正方体结构，由水泥基质材料和纤维填充材料构成；所述第一电极层、压电材材料复合层和第二电极层依次分布在所述传感器基体的一个表面下；各层由不同的复合材料构成，通过分别不同的挤出头，用多层增材制造的方式形成所述的材料布置。所形成的传感器可以布置在混凝土结构内实现多方向应力的测量，同时与混凝土母体材料之间具有良好的相容性，且传感器结构强度更高，可靠性更强。

主权项

1.一种水泥基压电复合材料传感器，包括：水泥基质材料、压电填充材料、纤维填充材料和导电填充材料，特点在于整个实体结构划分为传感器基体(1)、第一电极层(2)、压电材料复合层(3)和第二电极层(4)，其中：所述传感器基体(1)为正方体结构，由水泥基质材料和纤维填充材料构成；所述第一电极层(2)、压电材材料复合层(3)和第二电极层(4)依次分布在所述传感器基体(1)的一个表面下；所述第一电极层(2)为一薄片体，以第一电极层中性截面内指定的材料分布规律在厚度方向上叠层沉积所形成，其截面内分布有两类复合材料，第一类是由水泥基质材料和纤维填充材料复合形成的增强水泥复合材料，第二类是在所述增强水泥复合材料内添加导电填充材料复合形成的导电水泥复合材料，所述增强水泥复合材料布置在所述第一电极层中性截面上的两部分区域内，第一部分区域为截面外边缘的中空矩形绝缘区(12)，所述中空矩形绝缘区内部边界为矩形，第二部分区域为所述中空矩形绝缘区(12)的中空区内均匀间隔分布的矩形结构支撑区(13)，所述导电水泥复合材料分布在所述中空矩形绝缘区(12)内除所述结构支撑区(13)外的功能材料填充区域中，所述第一电极层(2)下表面与传感器基体(1)结合，上表面与所述压电材料复合层(3)结合；所述压电材料复合层(3)构成方式和中性截面上材料分布规律与所述第一电极层(2)相同，差别在于所述功能材料填充区域中布置的是在所述增强水泥复合材料中均匀添加所述压电填充材料复合形成的压电复合材料；所述第二电极层(4)构成与所述第一电极层(2)相同，下表面与所述压电材料复合层(3)结合，上表面与所述传感器基体(1)的外保护层(11)结合；所述外保护层(11)为所述传感器基体(1)的表面层，厚度不小于所述第一电极层(2)、压电材材料复合层(3)和第二电极层(4)三者的厚度之和。