成果简介

金属结构的裂纹检测是保证金属结构安全运行的重要环节。本文，武汉理工大学何大平教授团队在《INTJRFMICROWCE》期刊发表名为“Conformalmetalcrackdetectionsensorbasedonflexiblegraphenefilmantenna”的论文，研究提出了一种基于高导电柔性石墨烯薄膜的金属裂纹传感器。该传感器是基于由柔性石墨烯薄膜辐射贴片和柔性介电基板组成的共形微带天线设计的。实验和模拟结果都证明了所制备的传感器的检测灵敏度为36.82MHz/mm。此外，得益于石墨烯薄膜的柔韧性，所提出的传感器具有良好的保形性能，弥补了传统刚性裂纹检测装置的不足。

图文导读

图1、(A)石墨烯圆柱共形微带天线传感器结构示意图侧视图，(B)石墨烯圆柱共形微带天线传感器结构示意图俯视图，(C)电流无裂纹，(D)W裂纹效应对电流的影响，(E)L裂纹对电流的影响，(F)I裂纹对电流的影响

图2、使用CSTSTUDIOSUITE软件进行了电磁模拟结果

图3、裂纹角度对共振频率的影响

图4、(A)由石墨烯薄膜叠类似纸飞机状图示，(B)石墨烯薄膜和铜箔折叠试验，(C)石墨烯薄膜的横截面扫描电子显微镜(SEM)图像，(D)石墨烯的柔韧性和机械稳定性试验组装薄膜

图5、(A)石墨烯保形金属裂纹传感器的制造程序，(B)石墨烯金属裂纹传感器，(C)石墨烯金属裂纹传感器的测量

图6、石墨烯传感器对不同金属圆柱半径的频偏响应：(A)TM10模式，(B)TM01模式

小结

综上所述，本文提出了一种基于柔性石墨烯薄膜的金属裂纹传感器。石墨烯传感器对弯曲金属结构中形成的裂纹具有出色的检测能力。它不仅可以检测裂缝的存在，还可以检测裂缝的长度和方向。检测灵敏度为36.82MHz/mm。因此，石墨烯传感器对于金属结构，尤其是非平面金属结构的裂纹检测具有重要的应用价值。

文献：

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