鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕監(jiān)測(cè)用全固態(tài)參比電極的EB-PVD制備與性能表征.pdf

1、鋼筋腐蝕是引起鋼混結(jié)構(gòu)耐久性退化并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的最主要原因之一，鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)為鋼混結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)、安全評(píng)定與全壽命設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。腐蝕傳感器是鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)得以實(shí)現(xiàn)的載體和平臺(tái)，而參比電極是腐蝕監(jiān)測(cè)電化學(xué)傳感器的核心部件，具有優(yōu)異服役性能的全固態(tài)參比電極（All Solid-State Reference Electrode, ASSRE）的研制是重大鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕監(jiān)測(cè)傳感器系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。本文應(yīng)用先進(jìn)薄膜制備技術(shù)－電子束

2、物理氣相沉積（Electron Beam-Physical Vapour Deposition, EB-PVD），研制具有優(yōu)異服役性能的二元合金功能芯，并對(duì)功能芯的合金薄膜進(jìn)行系統(tǒng)的微觀表征、分析；進(jìn)而應(yīng)用所研制的合金薄膜構(gòu)建全固態(tài)參比電極，并對(duì)典型服役環(huán)境作用下的電極響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試；最后，應(yīng)用所研制的 ASSRE集成系列腐蝕傳感器，對(duì)鋼混板構(gòu)件的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文旨在為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)用腐蝕傳感器提供核心部件，并為傳感器的大規(guī)模、集成化

3、工業(yè)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）結(jié)合ASSRE功能芯制備的具體要求，確定了EB-PVD技術(shù)制備二元合金薄膜的具體工藝；并明確了導(dǎo)電層的制備工藝，以及制備態(tài)合金薄膜的熱處理和后氧化的工藝條件；提出了二元合金薄膜的微觀分析方法及ASSRE性能測(cè)試的試驗(yàn)方法。
　?。?）應(yīng)用SEM、XRD和極圖等材料分析方法對(duì)制備態(tài)、熱處理態(tài)和氧化態(tài)的二元合金薄膜分別進(jìn)行了微觀分析，并通過(guò)對(duì)不同態(tài)薄膜微觀結(jié)構(gòu)的分析確定了熱處理和

4、后氧化的具體工藝。
　　（3）組裝了ASSRE并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明所制備的ASSRE長(zhǎng)期電位穩(wěn)定性較好，不易受外界離子干擾，具有良好的抗極化特性，溫度響應(yīng)系數(shù)為0.40 mV/℃~0.49 mV/℃。
　　（4）應(yīng)用制備的ASSRE集成了鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕監(jiān)測(cè)用的五電極腐蝕傳感器與無(wú)線腐蝕傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采用恒電位階躍分段解析和電化學(xué)噪聲小波能量譜法，對(duì)加速腐蝕的鋼筋混凝土板進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證了ASSRE及所構(gòu)建