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基于摩擦发电的动态磨损传感器阵列

聚合物基自润滑滑动轴承广泛应用于机械部件中，其磨损失效可能导致机械设备的运行异常甚至整体损坏。传统的磨损传感器主要依靠振动、温度、油质和电流等信号来判断磨损情况，然而这些技术更加适合金属磨损或油润滑工况的磨损，且难以应用于封闭系统。我们研究了一种用于动态磨损监测和定位的摩擦电荷动态传感器阵列，该单元是通过将电极嵌入以聚四氟乙烯 （PTFE） 为核、聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）为壳的核壳复合材料（PTFE@PMMA）中制造的。开路电压（V_OC）和短路电流（I_SC）随着 PTFE@PMMA 层厚度的减小呈现指数增加的趋势，当 PTFE@PMMA完全磨损时，从 7.0 V / 26 nA 急剧下降至 0.2 V /1.7 nA。本文系统地研究和讨论了不同参数的传感器的电输出性能，包括往复频率，滑动位移，电极宽度和铜棒直径。此外，传感器阵列的设计实现了平面定位和磨损监测，并进一步应用于检测滑动轴承系统中多个区域的磨损状态。这项工作为确定聚合物界面磨损状态提供了一种全新的方法，可能会促进智能轴承的发展。