結構健康監測（SHM）是從無損監測技術（NDT）發展而來的新興技術。SHM 結合了先進的感測器和演算法技術來監測結構健康狀況，早期的監測技術大多是將感測器附著在材料表面，以實現外部監測。這種方法的缺點是感測器容易受環境影響，為克服外部貼附感測器的缺點，因此衍生出嵌入式感測器技術，感測器在材料生產過程中嵌入材料中。然而，這些方法可能會因感測器的尺寸以及內部空腔造成的樹脂堆積而導致不同材料之間的界面產生應力集中，導致複合材料的機械強度降低。本研究透過靜電紡絲技術製備了聚偏二氟乙烯（PVDF）/石墨烯奈米片（GNP）微奈米複合膜，並將其用於纖維增強聚合物複合材料層壓板的製造。感測層中以碳纖維取代部分玻璃纖維作為電極，層壓板中嵌入PVDF/GNP微奈米複合膜，賦予多功能壓電自傳能力。自傳式複合層壓板兼具良好的機械性質和感測能力。圖一為本研究所提出的自感測複合材料層壓板的製造過程，為了測試自感測複合材料層壓板的實際檢測性能，進行了四點彎曲和低速衝擊測試，實驗設置如圖二與圖三所示，並將四點彎曲試驗的載重-位移曲線與同步測量的壓電響應整理成圖四，當載重曲線第一次下降時，試體已經開始失效，如出現裂縫或分層時，自感測複合材料會產生較大的壓電響應峰值。低速衝擊試驗的壓電響應整理於圖五。實驗結果表明，當自感測複合材料發生損傷時會產生相應的壓電響應，證實壓電自傳複合材料層壓板具有對損傷的感測性能。本研究對於保留材料機械強度的同時能同時透過內部感應層監測材料情況，在結構健康監測的應用上巨大的潛力。（工科海洋系黃心豪教授提供） 圖一 自感複合層壓板的製作 圖二 實驗裝置：四點彎曲測試 圖三 實驗裝置：低速衝擊測試 圖四 負載-位移曲線和壓電響應 圖五 衝擊試驗的壓電響應
結構健康監測（SHM）是從無損監測技術（NDT）發展而來的新興技術。SHM 結合了先進的感測器和演算法技術來監測結構健康狀況，早期的監測技術大多是將感測器附著在材料表面，以實現外部監測。這種方法的缺點是感測器容易受環境影響，為克服外部貼附感測器的缺點，因此衍生出嵌入式感測器技術，感測器在材料生產過程中嵌入材料中。然而，這些方法可能會因感測器的尺寸以及內部空腔造成的樹脂堆積而導致不同材料之間的界面產生應力集中，導致複合材料的機械強度降低。本研究透過靜電紡絲技術製備了聚偏二氟乙烯（PVDF）/石墨烯奈米片（GNP）微奈米複合膜，並將其用於纖維增強聚合物複合材料層壓板的製造。感測層中以碳纖維取代部分玻璃纖維作為電極，層壓板中嵌入PVDF/GNP微奈米複合膜，賦予多功能壓電自傳能力。自傳式複合層壓板兼具良好的機械性質和感測能力。圖一為本研究所提出的自感測複合材料層壓板的製造過程，為了測試自感測複合材料層壓板的實際檢測性能，進行了四點彎曲和低速衝擊測試，實驗設置如圖二與圖三所示，並將四點彎曲試驗的載重-位移曲線與同步測量的壓電響應整理成圖四，當載重曲線第一次下降時，試體已經開始失效，如出現裂縫或分層時，自感測複合材料會產生較大的壓電響應峰值。低速衝擊試驗的壓電響應整理於圖五。實驗結果表明，當自感測複合材料發生損傷時會產生相應的壓電響應，證實壓電自傳複合材料層壓板具有對損傷的感測性能。本研究對於保留材料機械強度的同時能同時透過內部感應層監測材料情況，在結構健康監測的應用上巨大的潛力。（工科海洋系黃心豪教授提供）
圖一 自感複合層壓板的製作
圖二 實驗裝置：四點彎曲測試 圖三 實驗裝置：低速衝擊測試
圖四 負載-位移曲線和壓電響應 圖五 衝擊試驗的壓電響應