ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АМОРФНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МИКРОПРОВОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВСТРОЕННЫХ СЕНСОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ

В настоящее время предпринимаются значительные усилия для развития неразрушающих методов контроля механических напряжений, возникающих при деформации различных объектов. В данной работе описан новый способ мониторинга внутренних напряжений в композитных материалах. Его можно отнести к встроенной сенсорной технологии, чувствительным элементом которой является ферромагнитный микропровод в стеклянной оболочке, обладающий определенным видом магнитной анизотропиии. Микропровод диаметром 10–100 мкм не влияет на структурную целостность композита. В процессе перемагничивания микропровода возникает резкий скачок напряжения, который характеризуется высокочастотными гармониками в спектре сигнала. Их амплитуда весьма чувствительна к механическим напряжениям в материале. Результаты экспериментов проанализированы в рамках простых магнитостатических моделей.

1. Chiriac, H. Amorphous Glass-Covered Magnetic Wires: Preparation, Properties / H. Chiriac, T.-A. Ovari // Applications Progr. Mater. Sci. – 1996. – Vol. 40. – P. 333–407.

2. Zhukov A. Magnetic properties and applications of ferromagnetic Мicrowires with amorphous and nanocrystalline structure / A. Zhukov, V. Zhukova. – Nova Science Publishers, New York. – 2009.

3. On the state-of-the-art in magnetic Мicrowires and expected trends for scientific and technological studies / M. Vazquez [et al.] // Phys. Status Solidi A. – 2011. – Vol. 208. – P. 493–501.

4. Panina, L. Magneto-impedance effect in amorphous wires / L. Panina, K. Mohri // Appl. Phys. Lett. – 1994. – Vol. 65. – P. 1189–1191.

5. Knobel, M. Giant magnetoimpedance: concepts and recent progress / M. Knobel, K. R. Pirota // J. Magn. Magn. Mater. – 2002. – Vol. 242/245. – P. 33–40.

6. Tannous, C. Giant magneto-impedance and its applications / C. Tannous, J. Gieraltowski // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2004. – Vol. 15. – No 3. – P. 125–133.

7. Panina, L. V. Stress effect on magneto-impedance in amorphous wires at GHz frequencies and application to stresstuneable Мicrowave composite materials / L. V. Panina, S. I. Sandacci, D. P. Makhnovskiy // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol. 97. – P. 013701–6.

8. Amorphous wire and CMOS IC-based sensitive Мicromagnetic sensors utilizing magnetoimpedance and stress-impedance (SI) effects / K. Mohri [et al.] // IEEE Trans. Magn. – 2002. – Vol. 38. –No. 5. – P. 3063–3068.

9. Super МI Sensor: Recent Advances of Amorphous Wire and CMOS-IC Magneto-Impedance Sensor / K. Mohri [et al.] // J. Nanoscience and Nanotechnology. – 2012. – Vol.12. – P. 7491– 7495.

10. Fernando, G. F. Fibre optic sensor systems for monitoring composite structures / G. F. Fernando // Reinf. Plast. – 2005. – Vol. 49. – P. 41–49.

11. Peters, K. Polymer optical fiber sensors – a review / K. Peters // Smart Mater. Struct. – 2011. –Vol. 20. – P. 013002–18.

12. Torrents, J. M. Impedance spectra of fiber-reinforced cement-based composites. A modeling approach / J. M. Torrents, T. O. Mason, E. J. Garboczi // Cem. Concr. Research. – 2000. – Vol. 30. – P. 585–592.

13. Intrinsic conductivity of short conductive fibers in composites by impedance spectroscopy / A. D. Hixson [et al.] // J. Electroceramics. – 2001. – Vol. 7. – P. 189–195.

14. Electrical impedance spectra to monitor damage during tensile loading of cement composites / A. Peled [et al.] // ACI Maters. Journal. – 2001. – Vol. 98. – P. 313–322.

15. Analysis of the impedance spectra of short conductive fiber reinforced composites / J. M. Torrents [et al.] // J. Mater. Sci. – 2001. – Vol. 36. – P. 4003–12.

16. . Hou, T. C Electrical impedance tomographic methods for sensing strain fields and crack damage in cementitious structures / T. C. Hou, J. P. Lynch // J. Intel. Mater. Syst. Struct. – 2009. – Vol. 20. – P. 1363–1379.

17. Magnetostrictive properties of epoxy resins modified with Terfenol-D particles for detection of internal stress in CFRP. Part 1: materials and process / M. Kubicka [et al.] // J. Mater. Sci. – 2012. –Vol. 47. – P. 5752–5759.

18. Magnetostrictive properties of epoxy resins modified with Terfenol-D particles for detection of internal stress in CFRP. Part 2: evaluation of stress detection / M. Kubicka [et al.] // J. Mater. Sci. – 2013. – Vol. 48. – P. 6578–6584.

19. Field-dependent surface impedance tensor in amorphous wires with two types of magnetic anisotropy: helical and circumferential / D. P. Makhnovskiy [et al.] // Phys Rev B. – 2001. – Vol. 63. –P. 144424–144441.

20. Magnetostriction of Co–Fe-Based Amorphous Soft Magnetic Мicrowires / A. Zhukov [et al.] // Journal of Electronic Materials. –2015. – Vol. 44. – P. 1–9.

21. Valve-like behaviour of the magnetoimpedance in the GHz range / S. Sandacci [et al.] // J. Magn. Magn. Mat. – 2004. – Vol. 272. – P. 1855–1857.

22. Stress effect on magneto-impedance (МI) in amorphous wires at GHz frequencies and application to stress-tuneable Мicrowave composite materials / L. V. Panina, [et al.] // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol. 97. – P. 013701–013703.