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在大飞机上更多地使用碳纤维树脂基复合材料替代金属材料,可以减轻重量、提高续航能力、节省油耗。将光纤布拉格光栅(FBG:Fiber Bragg Grating)传感器埋入碳纤维树脂基复合材料中,对复合材料成型时的固化过程进行监测,控制固化过程参数,稳定复合材料的性能,在成型后,FBG传感器仍能存活于复合材料内部,对复合材料服役过程进行实时监测,及时得到复合材料的健康状况的信息,对大飞机的结构健康进行有效预警,是一件非常有意义的工作。但大飞机结构用树脂基复合材料需在高温和压力下成型,现有光纤光栅传感器涂层不耐高温,因此系统地了解FBG传感器埋入树脂基复合材料时,传感器涂层对传感器传感性能的影响,并在此基础上研究一种适合埋入热压罐成型的碳纤维复合材料耐高温光纤光栅涂层很有必要。本文首先对比了无涂层光栅和现有通用聚氨酯丙烯酸酯(PUA: polyurethane acrylate)涂层光栅传感器在200℃下加热1小时,结果显示,加热后无涂层和PUA涂层光纤的抗张强度变小,然后将两者埋入热压罐成型复合材料中,发现光纤截面经过高温和压力,PUA树脂熔融,使光纤与基体之间形成空洞。然后复合材料进行固化监测和力学性能测试的准确性的研究,结果表明,现有聚氨酯丙烯酸酯光栅涂层在常温下可提高FBG传感器的温度灵敏系数,但在高温下使用会降低传感器的稳定性,准确性低于无涂层光栅,高温成型冷却后,涂层损坏引起光栅失效,而无涂层光栅由于没有缓冲保护,也在材料失效之前失效,无法完整监测整个失效过程。在对现有光纤涂层和光栅二次涂覆涂层性能评价的基础上,本文设计了一种内层为化学镀镍层,外层为紫外光固化纳米二氧化硅／环氧丙烯酸酯(EA:Epoxy acrylate)/聚氨酯丙烯酸酯(纳米SiO2/EA/PUA)杂化材料的双涂层结构的FBG传感器涂层,用于提高FBG传感器在高温成型时复合材料中传感的灵敏度和使用性能。文中首先确定了光纤镀镍的预处理方法,然后对比了三种化学镀镍方式,采用盐基胶体钯浸泡,然后用20%NaOH解胶的无粗化镀镍方法进行化学镀覆,得到镀镍光栅在空气中加热,30℃至100℃的温度灵敏系数为8.914pm/K,在100℃至200℃的温度灵敏系数为10.167pm/K,应变灵敏系数为0.58nm/N,线性度为100%。在进行二次涂覆涂层外涂层的研制时,首先通过甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI:2,4-toluene diisocyanate)、聚丙二醇(PPG:Poly propylene glycol)与丙烯酸羟乙酯(HEA:Hydroxyethyl methacrylate)合成PUA预聚体,对由不同分子量PPG制备而成的PUA预聚体进行了性能评价,研究表明,PPG2000制备的PUA热稳定性最好,开始失重温度在280℃,玻璃化转变温度(Tg)为104℃；然后研究了PUA与EA的物理共混配比,通过硬度测试、固化度测试以及热失重分析(TGA:Thermal gravimetric analysis)分析,得到在光引发剂以及活性稀释剂不变的情况下,聚氨酯丙烯酸酯与环氧丙烯酸酯的质量比为2：1时,共混体系能表现出最优异的热稳定性能。最后采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅颗粒,通过原位聚合制备纳米SiO2/EA/PUA杂化材料,研究了不同催化剂、不同硅烷偶联剂以及不同配比对杂化材料性能的影响。通过场发射扫描电镜(FESEM:Field emission scanning electron microscope)测试杂化体系中二氧化硅的分散情况,采用差热扫描量热法(DSC:Differential scanning calorimetry)、TGA来确定最佳的热稳定性能。研究表明,采用盐酸作为催化剂、KH-570硅烷偶联剂作为二氧化硅表面处理剂、正硅酸乙酯(TEOS:Tetraethyl orthosilicate):(PUA+EA)为0.4：1时,制备的杂化材料热稳定性最佳,耐温可达143.8℃。利用模型拟合法进行了SiO2/EA/PUA杂化材料紫外光固化动力学分析,分析表明SiO2/EA/PUA杂化材料紫外光固化时为一级反应,速率常数为0.09486,处于EA和PUA固化速率常数之间。论文最后将内层镀镍外层为纳米SiO2/EA/PUA杂化材料的双涂层涂覆于FBG传感器上,测量了传感器的基本性质、温度灵敏系数和应力灵敏系数,然后埋入复合材料中,监测热压罐成型碳纤维／环氧树脂复合材料的固化成型过程,结果表明自制双涂层FBG传感器可完整监测固化成型过程；随后监测了成型后复合材料的弯曲性能,结果表明双涂层FBG传感器可以完整监测复合材料弯曲直至材料失效的整个过程,而无涂层FBG和EA涂层FBG传感器在材料失效之前就已经失效。