本发明涉及一种嵌入光纤功能材料、用途及其制备方法，属于先进功能材料。
背景技术：
1、光纤传感技术为强电磁环境、分布式和结构一体集成等传感监测能力的跨越提供了发展方向，尤其在航空航天领域各类飞行器地面试验结构温度、应变响应数据高效获取，以及使役过程在线结构状态监测方面应用具有特殊的优势，能够丰富传统飞行器结构响应传感监测技术体系并提高综合能力水平，是具有紧迫应用需求的先进传感技术之一。
2、针对飞行器机翼变形监测等光纤传感应用场景，光纤传感器与结构的可靠集成是保证分布式数据监测质量的重要前提。为获取材料结构原位响应特征，同时避免光纤传感器暴漏于结构表面易受环境或人为因素作用导致损坏的问题，嵌入式光纤传感技术得以发展。目前，由于纤维增强(尤其是石英纤维)树脂基复合材料易与石英光纤传感器通过铺层设计在预浸料制备阶段复合集成，且材料固化成型温度一般低于石英光纤传感器功能失效温度。因此，国内外已基本实现石英光纤传感器在纤维增强树脂基复合材料的嵌入式集成和传感功能验证，正在推进其进一步的工程化应用。
3、面向更高速飞行器材料结构传感应用，尤其是承载的纤维增强陶瓷基复合材料高温部件，其工作温度常在1000℃左右及以上。现有地面、飞行试验中的传感监测手段有限，且存在高温电阻应变片测量可靠性、热振环境热电偶连接稳定性不足等问题，仅能获取有限的监测数据。因此，在解决现有传感技术瓶颈问题的同时，亟需发展新型耐高温传感技术。以蓝宝石光纤、铠装石英光纤为代表的极端环境光纤传感技术被认为是重要的发展方向。目前，国内外极端环境光纤传感研究中主要采用表面集成方式进行陶瓷基材料热结构传感监测，并已经在部分飞行器热端部件地面试验中得到应用。但该集成方式在面临耐高温胶粘、喷涂等低损伤连接技术挑战的同时，还存在抗热振高可靠连接与高灵敏传感监测性能难以兼顾的问题(前者要求连接材料强度，后者要求连接材料尽可能少，避免影响到光纤-热结构之间的参量传递，进而造成传感响应滞后等问题)。
4、此外，对于暴漏在恶劣气动环境下的热结构，外表面集成的光纤传感器易在高温和气动力作用下产生失效，而热结构内表面获得的传感监测数据又无法很好地反映外表面载荷环境和材料响应特征；特别地，对于发动机燃烧室壁面等主动冷却结构，为获得更佳的飞行特性需要研究陶瓷基主动冷却结构中的实时温度分布特征等。对此，将耐高温的极端环境光纤传感材料与陶瓷结构材料进行嵌入式集成能够提供一种新颖的技术途径。
5、目前，国内外针对陶瓷材料嵌入式传感集成的研究主要集中于陶瓷材料烧结成型后机械加工开孔埋入的两步法，主要存在如下问题：光纤在材料内集成的形状受限于直线型；进行多传感测点集成应用时，较大空间密度的机械加工过程引入的材料力热性能衰减不可接受。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能实现特定空间布局，兼顾多传感测点集成与材料力热性能的嵌入光纤功能材料、用途及其制备方法。
2、本发明的技术解决方案：一种嵌入光纤功能材料，包括陶瓷基体和光纤，陶瓷基体内部预制光纤嵌入通道，光纤布置在光纤嵌入通道内，通过连接界面层将光纤与陶瓷基体连接；
3、所述的连接界面由弱连接界面层和致密强连接界面层组成，弱连接界面层与光纤连接，致密强连接界面层通过陶瓷致密化在弱连接界面层与陶瓷基体之间形成，弱连接界面层在陶瓷致密化同时在光纤表面形成。
4、一种嵌入光纤功能材料制备方法，通过以下步骤实现：
5、涂敷界面涂层的光纤和预置光纤嵌入通道的陶瓷基体制备；
6、涂敷界面涂层的光纤嵌入陶瓷基体内的光纤嵌入通道中，在光纤和光纤嵌入通道之间空隙内填充陶瓷颗粒；
7、陶瓷基体陶瓷致密化，在光纤嵌入通道陶瓷基体一侧生成致密强连接界面层，同时光纤表面的界面涂层逐渐消失，陶瓷颗粒填补涂层消失后的空隙，被陶瓷相固化位置在光纤一侧生成弱连接界面层。
8、一种嵌入光纤功能材料在温度传感器上的应用。
9、本发明与现有技术相比的有益效果：
10、(1)本发明实现传感材料与承载材料的功能一体融合，实现耐高温光纤传感技术在飞行器高温部件的应用，提供了未来高速飞行器热结构原位传感监测技术手段短缺、无法支撑基于服役载荷环境与结构响应监测的结构性能评估和设计优化等问题的技术途径；
11、(2)本发明预制嵌入通道，实现光纤传感材料在陶瓷材料中嵌入位置的精确可控，结合光纤表面改性技术，极大降低光纤传感材料在陶瓷材料一体烧结和后续使用中由于高温、变形产生功能失效的风险；
12、(3)本发明的光纤材料与陶瓷材料界面设计，能降低热结构在高温、变形时光纤受陶瓷材料基体作用产生功能失效的风险；
13、(4)本发明可支撑光纤传感技术在飞行器高温结构温度、应变监测等的集成应用，也可为其他新型耐高温传感技术的应用提供新思路。
1.一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：包括陶瓷基体和光纤，陶瓷基体内部预制光纤嵌入通道，光纤布置在光纤嵌入通道内，通过连接界面层将光纤与陶瓷基体连接；
2.根据权利要求1所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的光纤嵌入通道内填充陶瓷颗粒，光纤表面涂敷在陶瓷致密化温度下分解的界面涂层，陶瓷致密化时，界面涂层逐渐消失，陶瓷颗粒填补涂层消失后的空隙，被陶瓷相固化位置生成弱连接界面层。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的陶瓷颗粒为微米或纳米级。
4.根据权利要求2所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的界面涂层为酚醛树脂或有机硅树脂。
5.根据权利要求4所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的界面涂层涂敷前，在光纤表面制备增韧层。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的增韧层为耐高温金属或无机材料。
7.根据权利要求3所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的陶瓷颗粒与陶瓷基体同质。
8.根据权利要求1所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的光纤纤芯特定位置制备光纤光栅测点。
9.根据权利要求1或5所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的光纤引出位置套接耐高温套管,耐高温套管一端嵌入光纤嵌入通道。
10.根据权利要求9所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的耐高温套管采用与光纤增韧层同质材料或不在致密化工艺温度下发生反应的材料。
11.根据权利要求10所述的一种嵌入光纤功能材料，其特征在于：所述的耐高温套管内的光纤不涂敷界面涂层。
12.一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
13.根据权利要求12所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：所述陶瓷致密化工艺参数以光纤嵌入通道填充材料间隙、界面涂层的材料类型、厚度为优化参数，以同时实现光纤嵌入通道在陶瓷基体一侧生成致密强连接界面层和光纤一侧生成弱连接界面层为优化目标，进行优化设计。
14.根据权利要求13所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：所述光纤嵌入通道填充材料间隙包括界面涂层分解后孔隙/多孔特征和陶瓷颗粒尺寸。
15.根据权利要求12所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：所述涂敷界面涂层的光纤制备，包括以下步骤，
16.根据权利要求15所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：所述界面涂层制备前，在光纤表面制备增韧层；
17.根据权利要求12所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：光纤嵌入陶瓷基体内的通道前，在光纤引出位置套接耐高温套管,耐高温套管一端嵌入光纤通道一定深度；
18.根据权利要求17所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：陶瓷颗粒与陶瓷基体同质。
19.根据权利要求18所述的一种嵌入光纤功能材料制备方法，其特征在于：所述在陶瓷基体致密化步骤前，在光纤引出位置套接耐高温套管,耐高温套管一端嵌入光纤嵌入通道。
20.一种嵌入光纤功能材料在温度传感器和应变监测上的应用。
