压电复合水泥：迈向自供能与自诊断材料的发展

压阻性是水泥基智能复合材料用于应变监测应用最常用传感原理。然而，进行电阻测量所需外部电源限制了该技术可扩展性，尤其在偏远结构中实施时。为解决此问题，本手稿深入分析了掺入还原氧化石墨烯（rGO）的水泥复合材料的压电性能，并评估其作为自供能应变传感器的潜力。为此，开发了一种综合方法，包括伏安测量、开路电位测定与单轴压缩测试，以确定电荷压电系数 $d_{33}$ 与电压压电系数 $g_{33}$。此外，开发了一种用于机电响应信号处理的新电路模型，并根据输出电压、电阻与所产生电功率的时间序列进行了实验验证。所开发方法应用于按两种不同填料分散方法制备的实验室样品。结果表明，由超声波清洗分散制备的样品达到最优性能，其压电电荷系数为 1122.28$\mathrm{\pm}$246.67 pC/N，约为文献中先前报道复合材料的 47 倍。与压阻性水泥基复合材料不同，观察到材料本征电阻分数变化与施加机械应变之间存在显著非线性关联。相反，发现外部施加机械应变与所产生（压电）电功率之间具有相当高的线性度（$\mathrm{R^2}=0.96$），这表明后者在进行离网应变监测应用方面具有巨大潜力。