[发明专利]一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法

权利要求书

1.一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，包括以下步骤；

(1)将微纳米尺度的纤维置于基体溶液中，利用磁力搅拌及超声波振荡使纤维均匀分散，得到含有功能化微纳米纤维的前驱体溶液；

(2)将前驱体溶液置于垫片模具中；

(3)使模具中溶液自然流平；

(4)利用信号发生器及结构叉指电极对模具中溶液施加结构化交流电场，使溶液中纤维在电场力的作用下定向/定域排布；

(5)在溶液未固化之前，在模具的两端引入导线；

(6)将容器中溶液固化成型，将排列好的纤维及导线全部固定在垫片内部；

(7)对固化后的材料进行脱模，得到含有整齐排列纤维的智能垫片；

(8)将智能垫片应用于螺栓连接中，当螺栓预紧状态发生变化时，智能垫片的输出电信号发生改变，从而推断出螺栓预紧力的变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中的纤维直径为100nm—10μm的碳纳米管、碳纤维、碳化硅纤维、金属纤维等添加炭黑、石墨、金属粉或金属化合物等导电介质制得的高导电纤维。

3.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中的基体溶液为可光固化的树脂类材料或可热固化的有机聚合物材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中的基体溶液粘度为1.5×10-3Pa·s—3×101Pa·s，所述步骤(1)中的超声波振荡频率为20KHz-40KHz。

5.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中的流平方式为自然流平。

6.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中的结构化电场由叉指型电极提供，叉指电极叉指宽度为1μm—1mm，叉指之间间距为1μm—1mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中的结构化交流电场电压为10V-100V，频率为100Hz—10MHz。

8.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中的定向/定域排布方式为直线型阵列化排布。

9.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(6)中的固化成型方式为紫外光固化、蓝光固化或热固化，其中光固化的光强为50mW/cm²-200mW/cm²,固化时间为1min-3min，热固化过程中选用的温度为55℃-65℃，固化时间为10min-30min。

10.根据权利要求1所述的一种基于功能化微纳米纤维微纳结构化排布的智能垫片制造方法，其特征在于，所述步骤(8)中的电信号变化为智能垫片的电容及电阻的改变，采用阻抗分析仪测得。