一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法技术

本发明专利技术涉及一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法，S1、确定同轴夹具以及中空管模具的尺寸；S2、采用水溶性材料进行3D打印同轴夹具以及中空管模具；S3、将光纤布拉格传感器与同轴夹具、中空管模具进行限位固定；S4、将限位固定后的同轴夹具与中空管模具竖直放置，在中空管模具内填充聚醚砜溶液；S5、完成聚醚砜溶液在光纤布拉格传感器表面的涂覆；S6、将涂覆完成的光纤布拉格传感器以及同轴夹具、中空管模具整体放入清水中，使同轴夹具与中空管模具溶解。本发明专利技术具有如下优点：解决传统聚醚砜材料涂覆方法导致光纤布拉格传感器表面材料分布不均匀的问题，同时将涂覆所需的额外模具进行无损装配和无损脱模。需的额外模具进行无损装配和无损脱模。需的额外模具进行无损装配和无损脱模。

【技术实现步骤摘要】
一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法
[0001]
：本专利技术属于光纤布拉格传感器领域，具体涉及一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法。
[0002]
技术介绍
：随着全世界经济水平与生产能力的持续性发展，充足的能源供应对于人类社会的重要性也日益增加。目前，世界上大多数国家的能量供给结构仍是以传统化石能源为主，其他能源为辅。并且传统能源大多是以煤和石油为主的不可再生能源，正面临着过度开发带来的枯竭问题。长此以往，社会的发展必将受制于能源的匮乏，这将导致严重的社会问题。按照目前二氧化碳的排放速率来说，到21世纪中叶全球大气中二氧化碳浓度将达到现在的两倍，这对人类社会这类自然生态系统是灾难性的，人类需要在2050年前减少温室气体40%
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70%的排放，才能有效减缓温室效应。
[0003]对CO2传感器来说，简单直接的二氧化碳检测在空气质量监测、温室气体监测、火灾探测、食品包装和公共医疗保健等各种应用中变得越来越重要。检测CO2的常规技术主要是光学和化学方法，包括红外光谱复制法、气相色谱法和荧光法等。尽管这些手段在检测包括CO2在内的各种气体方面具有出色的灵敏度和选择性，但笨重昂贵的设备和复杂的检测过程限制了它们在某些场合的应用。然而，与传统检测方法相比，光纤布拉格气体传感器具有明显的优势，包括易于构建传感网络、多路复用能力、器件的可用性和低成本、高灵敏度和检测精度等基于光纤布拉格传感器的气敏传感器已经被报道能监测包括，如H2，NH3，NO2，H2S和丙酮等。
[0004]聚醚砜材料作为一种高分子材料，具有化学性质稳定、耐腐蚀、易于制备等优点，同时对CO2气体具有良好气敏性，在CO2气氛中聚醚砜分子膨胀带动光纤栅区伸长，最后使得光纤布拉格传感器的中心波长与CO2气体浓度具有良好的线性关系。但是传统的涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法为提拉法或静置加热法，均难以避免重力影响导致光纤布拉格传感器栅区涂覆的聚醚砜出现一侧薄，一侧厚的情况，使得涂覆的可重复性差，传感器难以进行标准标定，而且传统的涂覆需要进行装配以及脱模，装配及脱模都会对光纤布拉格传感器的传感器栅区产生损伤，从而影响传感器的性能。本专利技术提供了一种简便地解决涂覆在光纤布拉格传感器表面的聚醚砜厚薄不均匀且实现无损装配的问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了克服以上的不足，提供一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法，解决传统聚醚砜材料涂覆方法导致光纤布拉格传感器表面材料分布不均匀的问题，同时将涂覆所需的额外模具进行无损装配和无损脱模，使得聚醚砜材料涂覆过程不损伤传感器栅区，不影响传感器的性能。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法，光纤布拉格传感器包括光纤芯体以及置于光纤芯体上的支柱元件，光纤芯体的两侧端凸出于支柱元件，具体步骤包括：S1、根据光纤布拉格传感器的尺寸，确定同轴夹具以及中空管模具的尺寸；
S2、采用水溶性材料进行3D打印同轴夹具以及中空管模具；同轴夹具包括夹具本体以及置于夹具本体中心的通孔，任意光纤芯体的一端贯穿通孔设置，且光纤芯体靠近支柱元件的端面具有向内凹陷的环形槽；中空管模具为内部中空的柱状结构，中空管模具的内径大于支柱元件的外径且中空管模具的长度大于支柱元件的长度；S3、将光纤布拉格传感器与同轴夹具、中空管模具进行限位固定，使光纤布拉格传感器的侧端面与同轴夹具的端面接触，同时中空管模具套设在支柱元件的外部且中空管模具的侧端面嵌设在同轴夹具的环形槽内；S4、将限位固定后的同轴夹具与中空管模具竖直放置，同轴夹具置于下侧位置，中空管模具置于上侧位置，在中空管模具内填充聚醚砜溶液；S5、将中空管模具竖直摆放，放入60℃
‑
80℃的烘箱中进行聚醚砜溶液蒸发，完成聚醚砜溶液在光纤布拉格传感器表面的涂覆；S6、将涂覆完成的光纤布拉格传感器以及同轴夹具、中空管模具整体放入清水中，使同轴夹具与中空管模具溶解，待溶解完毕，光纤布拉格传感器的涂覆完成。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：步骤S4中，聚醚砜溶液是将聚醚砜粉末溶解于N
‑
N二甲基甲酰胺中制备而成的溶液。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：按重量份数计选取20
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30份的聚醚砜粉末以及80
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100份的N
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N二甲基甲酰胺，将两者置于烧瓶中，以150
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250r/min的速度搅拌2
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3h，得到混合均匀的聚醚砜溶液。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：步骤S2中，环形槽与支柱元件、中空管模具同轴设置。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：步骤S2中，夹具本体的外侧端面凸出于中空管模具的外端面设置。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：步骤S1中，同轴夹具以及中空管模具均由PVA水溶性材料通过3D打印制备而成。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术通过采用水溶性材料进行3D打印制备同轴夹具和中空管模具，通过在与光纤布拉格传感器同心的中空管模具内注入聚醚砜溶液，并且将中空管模具竖直摆放进行溶液蒸发，从而实现聚醚砜材料在光纤布拉格传感器的表面的涂覆，避免重力对光纤布拉格传感器表面均匀程度的影响，提高了聚醚砜涂层的均匀程度和涂覆的可重复性，进而提高了光纤布拉格传感器的一致性，同时水溶性材料制备的同轴夹具以及中空管模具在脱模时可通过水溶解的方式快速脱模，实现无损装配和无损脱模，使得聚醚砜材料涂覆过程不损伤传感器栅区，不影响传感器的性能。
[0012]附图说明：图1为本专利技术的步骤示意图。
[0013]图2为本专利技术中光纤布拉格传感器与同轴夹具、中空管模具的结构示意图。
[0014]图3为本专利技术中光纤布拉格传感器与同轴夹具、中空管模具连接后的结构示意图。
[0015]图中标号：1
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光纤芯体、2
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支柱元件、3
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同轴夹具、4
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中空管模具；31
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夹具本体、32
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通孔、33
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环形槽。
[0016]具体实施方式：
为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0017]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语指示方位或位置关系，如为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或单元必须具有特定的方位，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0018]在本专利技术中，除另有明确规定和限定，如有“连接”“设有”“具有”等术语应作广义去理解，例如可以是固定连接，可以是拆卸式连接，或一体式连接，可以说机械连接，也可以是直接相连，可以通过中间媒介相连，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的基本含义。
[0019]一种涂覆聚醚砜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂覆聚醚砜材料于光纤布拉格传感器表面的方法，所述光纤布拉格传感器包括光纤芯体（1）以及置于光纤芯体（1）上的支柱元件（2），所述光纤芯体（1）的两侧端凸出于支柱元件（2），其特征在于， 具体步骤包括：S1、根据光纤布拉格传感器的尺寸，确定同轴夹具（3）以及中空管模具（4）的尺寸；S2、采用水溶性材料进行3D打印同轴夹具（3）以及中空管模具（4）；所述同轴夹具（3）包括夹具本体（31）以及置于夹具本体（31）中心的通孔（32），任意光纤芯体（1）的一端贯穿通孔（32）设置，且光纤芯体（1）靠近支柱元件（2）的端面具有向内凹陷的环形槽（33）；所述中空管模具（4）为内部中空的柱状结构，所述中空管模具（4）的内径大于支柱元件（2）的外径且中空管模具（4）的长度大于支柱元件（2）的长度；S3、将光纤布拉格传感器与同轴夹具（3）、中空管模具（4）进行限位固定，使光纤布拉格传感器的侧端面与同轴夹具（3）的端面接触，同时中空管模具（4）套设在支柱元件（2）的外部且中空管模具（4）的侧端面嵌设在同轴夹具（3）的环形槽（33）内；S4、将限位固定后的同轴夹具（3）与中空管模具（4）竖直放置，同轴夹具（3）置于下侧位置，中空管模具（4）置于上侧位置，在中空管模具（4）内填充聚醚砜溶液；S5、将中空管模具（4）竖直摆放，放入60℃
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80℃的烘箱中进行聚醚砜溶液蒸发，完成聚醚砜溶液在光纤布拉格传感器表面的涂覆；S6、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐自强，梁洪豪，方梓烜，赖浩然，吴孟强，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：