本文要點：
一種由CNT / PVA膜和分別用作壓阻和壓電元件的納米ZnO陣列組成的夾層膜傳感器
成果簡介
具有高靈敏度和寬頻響應的柔性傳感器對於結構健康監測（SHM）至關重要。本文，首先通過功能化的自組裝和水熱合成工藝在鋅片上製備摻雜有各種PVA組分（CNT / PVA）和ZnO納米線（nano-ZnO）的碳納米管（CNT）膜。然後通過旋塗法製備夾有鋅晶片的CNT / PVA /納米ZnO柔性複合材料（CNT / PVA / ZnO）。將CNT / PVA / ZnO複合材料牢固地粘附到基材（聚丙烯板或砂漿板）後，在循環彎曲和衝擊載荷下，對其壓阻和/或壓電性能進行了全面研究。
結果表明，摻雜了20％，50％的CNT / PVA膜的壓阻靈敏度和線性穩定性 彎曲時的PVA和100％PVA分別為5.47％/ mm，11.082％/ mm和11.95％/ mm和2.3％，3.42％和4.78％。CNT / PVA / ZnO複合材料在脈衝載荷下的壓電靈敏度，線性穩定性和響應精度分別為4.87 mV / lbf，3.42％和1.496 ms。這些優點支持將CNT / PVA / ZnO用作壓阻和/或壓電複合傳感器，以監測附著時混凝土結構上的靜態/動態載荷。
圖文導讀
圖1、羧基化，碳納米管的胺化製備以及碳納米管/ PVA膜自組裝的示意圖。
圖2、（a）CNT / PVA / ZnO複合組裝過程的示意圖，（b）CNT / PVA / ZnO的結構，以及（c）從正面開始的CNT / PVA膜和從正面開始的納米ZnO陣列
圖3、水熱處理後具有不同w zn2 +值的納米ZnO薄片的表面形態：（a）1×10 -5 mol / L，（b）2×10 -5 mol / L，（c）10×10 -5 mol / L（①未覆蓋的底物，②亮白色區域，③黃灰色區域，④顆粒狀和淺黃色區域）。
圖4、在（a）張力側和（b）壓縮側以各種PVA摻雜量彎曲的情況下，CNT / PVA / ZnO複合材料的ΔR/ R 0 - X回歸擬合。
圖5、（a）電壓峰值-脈衝峰值與納米ZnO組分的時間的擬合線和（b）電壓峰值與脈衝水平的擬合線。
小結
定向的納米ZnO陣列通過水熱工藝成功地在鋅基板上生長。摻雜PVA的功能化CNT在另一側很好地自我組裝，最後通過旋塗工藝整合了CNT / PVA / ZnO柔性複合材料，以研究其壓阻和壓電性能。
（1）m（CNT）：m（PVA）為0.2、0.5和1得CNT / PVA膜均具有良好的柔韌性。一種經濟高效的CNT / PVA膜，其m（CNT）：m（PVA）的拉伸和壓縮力為0.5，具有出色的靈敏度，線性穩定性和可重複性，其對應值分別為11.08％/ mm和9.74％/ mm，3.42％和分別為2.88％，2.36％和2.27％。
（2）CNT / PVA / ZnO可以有效地響應脈衝負載，靈敏度高，感應幅度大，響應時間分別為4.87 mV / lbf，4.93×10 5 Pa和1.496 ms。
結果使CNT / PVA / ZnO柔性複合材料成為SHM應用中壓阻和/或壓電傳感器的極佳候選材料。
文獻：