本成果是一種用柔性壓電纖維復合材料制備的器件，通過(guò)將壓電陶瓷做成纖維，與環(huán)氧樹(shù)脂復合制備成壓電纖維復合物，并用帶叉指狀電極的聚酰亞胺膜進(jìn)行封裝得到壓電纖維復合材料器件?？朔藟弘娞沾蓜傂?、脆性大的缺陷，同時(shí)保持了良好的壓電特性，更兼具柔性和輕薄性，具有大變形能力，適宜粘貼到包括曲面在內的多種工作表面，極大地拓展了壓電陶瓷材料與器件的應用范圍。
在結構上，可以實(shí)現大尺寸及尺寸可調的薄片化制備、大變形能力（彎曲半徑≤2.5cm），與曲面等結構實(shí)現共形。在功能上，柔性壓電纖維復合材料具備優(yōu)秀的壓電性能，兼具傳感和驅動(dòng)能力；作為驅動(dòng)器時(shí)單位面積驅動(dòng)力可達12N/cm2 ；作為傳感器時(shí)響應速度≤40ms、靈敏度可達 0.01mV/με、循環(huán)壽命≥109 次，能夠對壓力、加速度、應變等多個(gè)物理量作出響應。柔性壓電纖維復合材料及其應用技術(shù)獲得了 2020 年度湖南省技術(shù)發(fā)明一等獎。
應用前景：
成果可實(shí)現傳感和驅動(dòng)的一體化，實(shí)現振動(dòng)控制、結構健康監測、能量采集等功能；而且器件具有良好的柔性，適用于復雜結構，可以進(jìn)行傳感驅動(dòng)系統的集成制造、分布式的系統設計；可以適應惡劣的服役環(huán)境，進(jìn)行長(cháng)距離、空間分布廣、長(cháng)時(shí)間的傳感、驅動(dòng)應用。不僅在結構振動(dòng)控制等領(lǐng)域的高端裝備上，而且在軌道交通、機器人、醫療器械、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域等新一代智能結構上面均有廣闊的應用前景。
在航天領(lǐng)域，前期已將制備的壓電纖維復合材料在北京空間飛行器總體設計部航天器大型可展開(kāi)結構上應用，并搭建一套智能控制系統，形成智能臂結構，能夠實(shí)現高精度形態(tài)保持以及快速抑制振動(dòng)的效果。與控制前相比，結構阻尼比增大 10 倍，振動(dòng)抑制時(shí)間減小 80%。推廣到民用領(lǐng)域，每年僅國內的市場(chǎng)需求就超過(guò) 10 億元。
社會(huì )效益方面，將顯著(zhù)改善狀態(tài)監測與故障診斷方法，可在不改變原零件/結構服役性能的基礎上進(jìn)行在線(xiàn)狀態(tài)監測，特別對于精密制造設備、航空航天裝備的長(cháng)期安全運行具有重大意義。經(jīng)濟效益方面，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，壓電纖維復合材料可在壓電賈卡上應用，對緯編機織針進(jìn)行實(shí)時(shí)結構健康監測， 實(shí)現智能化與自動(dòng)化檢測，年紡織效率提高了 15%。單臺緯編機所需的壓電纖維復合材料可達 1000 片以上，產(chǎn)品上市后，每年的需求量可達 10 萬(wàn)片以上。目前中南大學(xué)壓電纖維復合材料中試產(chǎn)線(xiàn)預計年銷(xiāo)售量將達到 5000 萬(wàn)元。以此為例，基于該壓電纖維復合材料開(kāi)發(fā)的結構健康監測技術(shù)，在新一代智能結構及結構健康監測方面有良好的應用前景，能夠產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益。
成熟度：中試
