一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置，所述制备方法为：从石墨烯分散液中分离出石墨烯纳米片分散液，在清洗光纤后丰富光纤表面羟基基团数量；将光纤浸泡于APTES溶液中以形成氨基；将光纤放入样品槽里面，加入石墨烯分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；将表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，在光纤表面制备出稳固的石墨烯薄膜；在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤；所述检测装置包括：通过单模光纤依次连接的光源、光纤传感器、以及光谱仪，光纤传感器中的光纤为覆膜光纤，本发明专利技术提供的覆膜光纤的制备方法工艺简单、成本低廉，折射率检测装置灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置
本专利技术涉及光纤传感
，具体涉及一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置。
技术介绍
传统将石墨烯涂覆到光纤表面的手段有：液相转移方法以及气相沉积法。传统的液相转移方法和气相沉积法成本较高，且操作与实验条件要求较为苛刻，而且，气相沉积法的制备还伴随着有害气体的产生，容易对人体造成伤害。因此，如何在保证折射率灵敏度的前提下，提供一种工艺简单，成本低廉，并具有良好折射率测量灵敏度的覆膜光纤，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：根据本专利技术实施例提供的一种覆膜光纤的制备方法，包括以下步骤：1)将石墨烯分散液装入离心管中，通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，从离心管底部抽取得到石墨烯纳米片分散液；2)用丙酮冲洗光纤以清除其表面上的污染物，然后将光纤浸泡在NaOH溶液中静置一小时，之后取出光纤，并使用去离子水和乙醇清洗掉残留于光纤表面的NaOH溶液；3)将步骤2)制备得到的光纤浸泡于APTES溶液中，以完成硅烷化处理，形成氨基；4)将光纤放入准备好的样品槽里面，加入步骤1)中准备好的石墨烯纳米片分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；5)将步骤4)中制备好的表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，从而在光纤表面制备出石墨烯薄膜；6)通过重复执行步骤4)和5)，在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤。进一步，步骤1)中，所述通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，具体为：将装有石墨烯分散液的离心管置于转速为5000转/分钟的离心机上工作15min，使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部。进一步，所述离心管的容量为4ml。进一步，所述NaOH溶液的浓度为1.0mol/L。进一步，所述APTES溶液的浓度为5％。进一步，步骤2)制备得到的光纤浸泡于APTES溶液中的持续时间为2小时。进一步，所述步骤5)具体为：将表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中，先在40℃温度下干燥30min，然后再在160℃温度下退火2小时，在光纤表面制备出石墨烯薄膜。进一步，所述光纤的纤芯具有倾斜光纤光栅。根据本专利技术实施例提供的一种覆膜光纤，所述覆膜光纤由上述任一所述的制备方法制得。根据本专利技术实施例提供的一种折射率检测装置，所述装置包括：通过单模光纤依次连接的光源、光纤传感器、以及光谱仪，所述光纤传感器设置于样品槽内，所述样品槽内装有测试溶液，所述光纤传感器没入所述测试溶液，所述测试溶液采用甘油和去离子水配置得到，所述光纤传感器中的光纤为上述任一所述的制备方法制得的覆膜光纤。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种覆膜光纤的制备方法、覆膜光纤及折射率检测装置，所述制备方法为：首先通过石墨烯分散液分离出石墨烯纳米片分散液；接着清洗光纤，通过碱性处理以丰富光纤表面羟基基团数量；并浸泡于APTES溶液中，以完成硅烷化处理，形成氨基；进而将光纤放入准备好的样品槽里面，加入石墨烯分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；并将表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，从而在光纤表面制备出稳固的石墨烯薄膜；通过在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤。所述检测装置包括：通过单模光纤依次连接的光源、覆膜光纤以及光谱仪，覆膜光纤设置于样品槽内。本专利技术提供的覆膜光纤的制备方法工艺十分简单，成本低廉，并有效提高光纤传感器的折射率测量灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一种覆膜光纤的制备方法的结构示意图，图中：1-光源，2-光纤，3-覆膜光纤，4-样品槽，5-光谱仪；图2是本专利技术实施例中未涂覆石墨烯的倾斜光纤光栅光谱响应；图3是本专利技术实施例中为未涂覆石墨烯的倾斜光纤光栅折射率灵敏度；图4是本专利技术实施例中覆膜光纤的光谱响应；图5是本专利技术实施例中覆膜光纤的折射率灵敏度。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术实施例提供的覆膜光纤的制备方法包括以下步骤：1)将石墨烯分散液装入离心管中，通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，从离心管底部抽取得到石墨烯纳米片分散液；本实施例中，所采用的石墨烯分散液为市面上常规的普通石墨烯分散液，通过离心机的离心作用，把分散在石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集到离心管底部，再用针管将聚集在离心管底部的石墨烯纳米片分散液抽取出来，形成高浓度的石墨烯纳米片分散液，获得的石墨烯纳米片分散液具有较高浓度，可以使石墨烯纳米片高效地跟氨基结合，满足后续需求。2)用丙酮冲洗光纤以清除其表面上的污染物，然后将光纤浸泡在NaOH溶液中静置一小时，之后取出光纤，并使用去离子水和乙醇清洗掉残留于光纤表面的NaOH溶液；本实施例中，将光纤浸泡在NaOH溶液中静置一小时，通过进行碱性处理以丰富光纤表面羟基(-OH)基团数量。3)将步骤2)制备得到的光纤浸泡于APTES溶液中，以完成硅烷化处理，形成氨基；4)将光纤放入准备好的样品槽里面，加入步骤1)中准备好的石墨烯纳米片分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；由于石墨烯分子与氨基(-NH2)有很好的结合力，石墨烯纳米片可以有效地跟光纤表面硅烷化处理后的氨基结合，在光纤表面形成石墨烯薄膜。5)将步骤4)中制备好的表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，从而在光纤表面制备出稳固的石墨烯薄膜；经过退火处理处理后，光纤表面制备出的石墨烯薄膜更加稳固。6)通过重复执行步骤4)和5)，在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤。本申请专利技术人为提高光纤的折射率灵敏度，需要对传统的光纤进行改良，经研究，选用石墨烯分散液作为光纤的表面覆膜，石墨烯是一种二维材料，二维材料具有优异的结构性能和光学性能可用于增强折射率调制型传感器对外界折射率的响应灵敏度，石墨烯的优点在于其透光性很高。一般地，单层石墨烯对光的吸收率是2.3％，即透光率是97.75％。将石墨烯修饰到光纤表面时，石墨烯的透光率可以保证倏逝波传播到样品表面检测外界环境折射率变化信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆膜光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将石墨烯分散液装入离心管中，通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，从离心管底部抽取得到石墨烯纳米片分散液；/n2)用丙酮冲洗光纤以清除其表面上的污染物，然后将光纤浸泡在NaOH溶液中静置一小时，之后取出光纤，并使用去离子水和乙醇清洗掉残留于光纤表面的NaOH溶液；/n3)将步骤2)制备得到的光纤浸泡于APTES溶液中，以完成硅烷化处理，形成氨基；/n4)将光纤放入准备好的样品槽里面，加入步骤1)中准备好的石墨烯纳米片分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；/n5)将步骤4)中制备好的表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，从而在光纤表面制备出石墨烯薄膜；/n6)通过重复执行步骤4)和5)，在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种覆膜光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将石墨烯分散液装入离心管中，通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，从离心管底部抽取得到石墨烯纳米片分散液；
2)用丙酮冲洗光纤以清除其表面上的污染物，然后将光纤浸泡在NaOH溶液中静置一小时，之后取出光纤，并使用去离子水和乙醇清洗掉残留于光纤表面的NaOH溶液；
3)将步骤2)制备得到的光纤浸泡于APTES溶液中，以完成硅烷化处理，形成氨基；
4)将光纤放入准备好的样品槽里面，加入步骤1)中准备好的石墨烯纳米片分散液，在光纤表面形成石墨烯薄膜；
5)将步骤4)中制备好的表面附有石墨烯薄膜的光纤置于真空干燥箱中进行退火处理，从而在光纤表面制备出石墨烯薄膜；
6)通过重复执行步骤4)和5)，在光纤表面制备出多层石墨烯薄膜，得到覆膜光纤。


2.根据权利要求1所述的覆膜光纤的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述通过离心机的离心作用使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部，具体为：
将装有石墨烯分散液的离心管置于转速为5000转/分钟的离心机上工作15min，使石墨烯分散液中的石墨烯纳米片聚集在离心管底部。


3.根据权利要求2所述的覆膜光纤的制备方法，其特征在于，所述离心管的容量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓涌，林文伟，马朋雷，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：广东;44