新传感器技术在纤维增强复合材料中提供多方向和大面积传感，用于监测机械变形和损坏。
图片来源：德国纺织和纤维研究所 (DITF)
用于风力发电机叶片、飞机和汽车零件等大型结构的复合材料技术的发展产生了对损坏和机械变形进行监测的需求。目前的选择并不完全令人满意——小型传感器无法覆盖足够的区域，而据报道，光纤和压电传感器仍然需要大量投资和专业知识。德国纺织和纤维研究所（DITF，Denkendorf）正在寻求通过开发一种通过打印在增强织物上生产的大面积传感器来解决这个问题。
这种DITF织物传感器能够在大范围内检测机械变形，因为它以可测量的电阻响应外部张力或压力。通过检测和测量机械应力参数——例如传感器信号形状的变形程度和弯曲速度，即使是小的变形也可以被检测到。
这个 DITF 传感复合材料的样品——前（左）和后（右）——是通过先在玻璃纤维织物上打印电极图案，然后在注入环氧树脂等基体树脂之前涂上6%的炭黑填充聚合物薄膜。
图片来源：DITF
DITF研究员Reinhold Schneider博士在2021年国际工业纺织品协会 (IFAI) 协会上的演讲中描述了如何有效利用增强织物来创建基于织物的传感器。
该过程先将电极的导电叉指图案丝网或喷墨印刷到纺织品上，用于记录和测量结构的电阻信号。然后使用传感器材料进行涂层或印刷，例如导电聚合物或某种形式的碳（例如，粉状炭黑、磨碎的碳纤维、纳米碳等）。后，例如使用环氧树脂基体树脂使用真空灌注工艺制造复合材料。
一旦生产出来，基于织物的复合材料传感器可以使用三点弯曲方法测试欧姆电阻率，并在一段时间内施加和释放机械负载。这与完全相关的传感器数据进行比较。在测试中，发现电阻变化取决于涂层厚度和印刷浆中碳含量的百分比。具体来说，一层薄薄的传感涂层或印刷会产生少量的碳，从而导致高电阻变化。
“有效的大规模复合材料监测对于健康和安全以及成本至关重要，”行业顾问、皇家艺术学院（英国伦敦皇家艺术学院）客座教授，同时也是多部关于先进和智能纺织品著作的作者Marie O'Mahony 博士说。”除此之外，随着大规模复合材料变得越来越普遍，这也是降低未来风险的重要方式。”