新傳感器技術在纖維增強復合材料中提供多方向和大面積傳感，用于監測機械變形和損壞。

　　圖片來源：德國紡織和纖維研究所 (DITF)

　　用于風力發電機葉片、飛機和汽車零件等大型結構的復合材料技術的發展產生了對損壞和機械變形進行監測的需求。目前的選擇并不完全令人滿意——小型傳感器無法覆蓋足夠的區域，而據報道，光纖和壓電傳感器仍然需要大量投資和專業知識。德國紡織和纖維研究所（DITF，Denkendorf）正在尋求通過開發一種通過打印在增強織物上生產的大面積傳感器來解決這個問題。

　　這種DITF織物傳感器能夠在大范圍內檢測機械變形，因為它以可測量的電阻響應外部張力或壓力。通過檢測和測量機械應力參數——例如傳感器信號形狀的變形程度和彎曲速度，即使是小的變形也可以被檢測到。

　　這個 DITF 傳感復合材料的樣品——前（左）和后（右）——是通過先在玻璃纖維織物上打印電極圖案，然后在注入環氧樹脂等基體樹脂之前涂上6%的炭黑填充聚合物薄膜。

　　圖片來源：DITF

　　DITF研究員Reinhold Schneider博士在2021年國際工業紡織品協會 (IFAI) 協會上的演講中描述了如何有效利用增強織物來創建基于織物的傳感器。

　　該過程先將電極的導電叉指圖案絲網或噴墨印刷到紡織品上，用于記錄和測量結構的電阻信號。然后使用傳感器材料進行涂層或印刷，例如導電聚合物或某種形式的碳（例如，粉狀炭黑、磨碎的碳纖維、納米碳等）。后，例如使用環氧樹脂基體樹脂使用真空灌注工藝制造復合材料。

　　一旦生產出來，基于織物的復合材料傳感器可以使用三點彎曲方法測試歐姆電阻率，并在一段時間內施加和釋放機械負載。這與完全相關的傳感器數據進行比較。在測試中，發現電阻變化取決于涂層厚度和印刷漿中碳含量的百分比。具體來說，一層薄薄的傳感涂層或印刷會產生少量的碳，從而導致高電阻變化。

　　“有效的大規模復合材料監測對于健康和安全以及成本至關重要，”行業顧問、皇家藝術學院（英國倫敦皇家藝術學院）客座教授，同時也是多部關于先進和智能紡織品著作的作者Marie O'Mahony 博士說。”除此之外，隨著大規模復合材料變得越來越普遍，這也是降低未來風險的重要方式。”