一种悬挂芯柔性光纤制备方法技术

本发明专利技术公开了一种悬挂芯柔性光纤制备方法，该悬挂芯柔性光纤由两种不同的柔性材料构成，分别通过牺牲模板法使用两种材料制备悬挂芯光纤包层与悬挂芯光纤纤芯。在制备悬挂芯柔性光纤包层时，通过静置的方式利用重力，使悬挂芯光纤包层前体液体形成特定的中空结构，制成悬挂芯光纤包层备用；在制备悬挂芯光纤纤芯后，将悬挂芯光纤纤芯置于悬挂芯光纤包层内部，再次加入悬挂芯光纤包层前体液体并使其固化，形成悬挂芯柔性光纤结构。本发明专利技术充分利用了柔性材料的特点，制备的光纤具有良好的延展性和拉伸性，机械性能较高，使用的材料安全无毒，具有优良的保水性和低温性能，可用于微流监测、智能传感、柔性可穿戴设备等领域，应用前景广阔。景广阔。景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种悬挂芯柔性光纤制备方法


[0001]本专利技术涉及功能性柔性光纤的制备、光纤传感领域，尤其涉及一种悬挂芯柔性光纤制备方法。

技术介绍

[0002]柔性光纤因其具有良好的柔韧性和可塑性，近年来受到广泛关注。普通光纤一般由二氧化硅制成，虽然可以较好的完成光信息传输的工作，但其自身较为脆弱，抗弯曲度不佳，无法在恶劣条件工作，且无法承受大多数的拉伸与形变。在使用普通光纤时，必须时刻注意光纤的状态，无论是产生过大的弯曲、处于较高的温度、受到较大的拉力，都会使得普通光纤断裂或破损。而普通光纤中的光通过全反射的方式进行传播，一旦光纤损坏，内部的光便会泄露到环境中，使得信号传递失败。与普通的二氧化硅光纤不同，柔性光纤使用柔性材料制成光纤的纤芯和包层结构，由于柔性光纤具有良好的柔韧性、延展性，甚至可以自由弯折，不仅可以使得光纤发生损坏与破损的概率大大降低，同时也可从柔性光纤自身的特性出发，开发出许多普通光纤无法实现的传感手段。
[0003]随着科学技术的发展和工业生产需求及光纤制造工艺的改进，特种光纤件受到了人们的极大关注。在各种特种光纤里面，具有空气孔结构的空心光纤占据了一席重要的地位，例如悬挂芯光纤。与实心的普通光纤不同，悬挂芯光纤内部具有中空结构，是空心光纤的一种，利用靠近包层壁的纤芯进行光信号的传输。悬挂芯光纤的光纤包层内部有一个空腔，其纤芯并非处处与光纤包层接触，而是紧贴光纤内壁，这种中空结构为传感器件的制作提供了方便。由于悬挂芯光纤传感器的内部空心结构，可以允许气体或液体从内部空腔传播，具有可使待测物体与外界分离、抗外部干扰、测量精度高等特点。当悬挂芯光纤用于传感时，相比于普通光纤具有更多的应用方法，在很多应用领域比普通光纤更有优势，并可取代普通光纤。
[0004]在使用传统手段制备空心光纤时，首先需要对预制棒进行处理，不能直接使用普通光纤的预制棒，必须使用特制的预制棒才能制备出空心光纤，在获得合适的空心光纤预制棒后，还需要经过套包层、拉丝、镀聚合物等步骤才可成纤，制备流程复杂。不过，虽然传统制备空心光纤的工艺已经发展较久，但制备的成功率依然偏低，在拉丝的过程中，由于光纤的韧性较差，在高温与拉伸的处理下十分容易断裂。在制作空心光纤时，芯的尺寸和形状以及空心周围固体材料分布的微小变化都会明显地改变光纤的光学性质，也就意味着制备结果不可控，具有较大的随机性。同时，空心光纤由于其中空的内部占据了较大空间，因此空心光纤中有支撑作用的包层结构更加稀缺，使得传统空心光纤相较于脆弱的普通光纤更加脆弱易损，无法在实验室之外的稍特殊环境下工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种悬挂芯柔性光纤制备方法，用该方法制备出的悬挂芯柔性光纤相比于普通光纤具有更高的强度和机械性能，体积小、重量轻、可弯曲、外形可变，制
作成本较低，综合性价比高，可应用于柔性光纤通信、柔性光纤传感等领域，对光纤空腔内部的传感能力强，折射率增大，降低光在内部折射发生的损耗。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一悬挂芯柔性光纤制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：将第一柔性材料原料与第二柔性材料原料按照一定比例混合，取部分混合后的悬挂芯光纤包层前体液体注入包层模具(1)内；
[0008]步骤S2：静置一段时间，使附着在包层模具(1)内壁的悬挂芯光纤包层前体液体形成特定的中空结构，将包层模具(1)及附着在包层模具(1)内壁的悬挂芯光纤包层前体液体进行固化处理，使包层模具(1)内的悬挂芯光纤包层前体液体固化，制成装于包层模具(1)内部的特定结构的悬挂芯光纤包层(2)备用；
[0009]步骤S3：将第一柔性材料原料、第二柔性材料原料与第三柔性材料原料混合，注入纤芯模具内，对纤芯模具及内部悬挂芯光纤纤芯前体液体进行固化处理，使装于纤芯模具内部的悬挂芯光纤纤芯前体液体固化，制得悬挂芯光纤纤芯(3)；
[0010]步骤S4：将纤芯模具及装于纤芯模具内部固化的悬挂芯光纤纤芯放入液体中，通过溶解纤芯模具的方式，将纤芯模具内部的悬挂芯光纤纤芯(3)取出，将悬挂芯光纤纤芯(3)装入装于包层模具(1)内部的悬挂芯光纤包层(2)的中空内孔中；
[0011]步骤S5：将悬挂芯光纤包层前体液体注入已装入悬挂芯光纤纤芯(3)的特定结构的悬挂芯光纤包层(2)中，将包层模具(1)及内部的悬挂芯光纤包层前体液体进行固化处理，使包层模具(1)内的悬挂芯光纤包层前体液体固化，制成装于包层模具(1)内部的特定的中空结构的悬挂芯柔性光纤；
[0012]步骤S6：将高温处理后的悬挂芯柔性光纤与包层模具一同浸入液体中，通过溶解模具的方式，将包层模具内部已固化的悬挂芯柔性光纤取出。
[0013]优选的，第一柔性材料原料与第二柔性材料原料的混合溶液为混合胶黏A剂
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混合胶黏B剂溶液、明胶
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水溶液中的一种，通过静置变为固态；或为聚二甲基硅氧烷
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固化胶混合溶液，通过高温处理变为固态；或为丙烯酰胺
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N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺混合溶液、聚乙二醇双丙烯酸酯
‑2‑
羟基
‑2‑
甲基苯丙酮混合溶液中的一种，通过紫外线照射变为固态，所述第三柔性材料原料为金属离子盐、糖类、甘油中的一种或几种。
[0014]优选的，包层模具(1)和所述纤芯膜具的材质均为丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯醇共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、玻璃、石英玻璃、有机玻璃中的一种或几种。
[0015]优选的，步骤S2中的特定的中空结构为偏心环形结构、深月牙形结构、新月形结构、弓形结构中的一种。
[0016]优选的，步骤S2、所述步骤S3和所述步骤S5中的固化处理为高温处理、紫外线照射处理、搅拌处理中的一种或几种。
[0017]优选的，纤芯模具为圆柱中空结构，其管内径为0.2～0.5mm，其壁厚为0.1～0.2mm，其长度为5～400mm。
[0018]优选的，包层模具(1)为圆柱中空结构，其内径为0.5～2mm，其壁厚为0.1～0.5mm，其长度为5～400mm。
[0019]优选的，液体为丙酮、三氯甲烷、环己酮、二甲基甲酰胺、氢氧化钠、氢氟酸、浓磷酸、三氯甲烷、二氯乙烷、乙醇中的一种或几种。
[0020]因此，本专利技术采用上述的一种悬挂芯柔性光纤制备方法，具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术中制备的悬挂芯悬挂芯柔性光纤全部由柔性材料制成，通过聚二甲基硅氧烷材料与基础树脂等材料形成悬挂芯柔性光纤，相比于普通光纤具有更高的强度和机械性能，体积小、重量轻、可弯曲、外形可变，制作成本较低，综合性价比高，可应用于柔性光纤通信、柔性光纤传感等领域。
[0022](2)本专利技术中制备悬挂芯柔性光纤时，利用重力使悬挂芯光纤包层前体液体形成了特定的中空形状，并通过高温加热使该种结构固化保留。当将悬挂芯光纤纤芯放置在悬挂芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬挂芯柔性光纤制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将第一柔性材料原料与第二柔性材料原料按照一定比例混合，取部分混合后的悬挂芯光纤包层前体液体注入包层模具(1)内；步骤S2：静置一段时间，使附着在包层模具(1)内壁的悬挂芯光纤包层前体液体形成特定的中空结构，将包层模具(1)及附着在包层模具(1)内壁的悬挂芯光纤包层前体液体进行固化处理，使包层模具(1)内的悬挂芯光纤包层前体液体固化，制成装于包层模具(1)内部的特定结构的悬挂芯光纤包层(2)备用；步骤S3：将第一柔性材料原料、第二柔性材料原料与第三柔性材料原料混合，注入纤芯模具内，对纤芯模具及内部悬挂芯光纤纤芯前体液体进行固化处理，使装于纤芯模具内部的悬挂芯光纤纤芯前体液体固化，制得悬挂芯光纤纤芯(3)；步骤S4：将纤芯模具及装于纤芯模具内部固化的悬挂芯光纤纤芯放入液体中，通过溶解纤芯模具的方式，将纤芯模具内部的悬挂芯光纤纤芯(3)取出，将悬挂芯光纤纤芯(3)装入装于包层模具(1)内部的悬挂芯光纤包层(2)的中空内孔中；步骤S5：将悬挂芯光纤包层前体液体注入已装入悬挂芯光纤纤芯(3)的特定结构的悬挂芯光纤包层(2)中，将包层模具(1)及内部的悬挂芯光纤包层前体液体进行固化处理，使包层模具(1)内的悬挂芯光纤包层前体液体固化，制成装于包层模具(1)内部的特定的中空结构的悬挂芯柔性光纤；步骤S6：将高温处理后的悬挂芯柔性光纤与包层模具一同浸入液体中，通过溶解模具的方式，将包层模具内部已固化的悬挂芯柔性光纤取出。2.根据权利要求1所述的一种悬挂芯柔性光纤制备方法，其特征在于：所述第一柔性材料原料与所述第二柔性材料原料的混合溶液为混合胶黏A剂
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混合胶黏B剂溶液、明胶
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水溶液中的一种，通过静置变为固态；或为聚二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羽，赵原锋，张敏，杨京道，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：