聚合物—石英复合光纤的制备及其温度响应性质的研究

发布时间：2017-11-17 16:12

  本文关键词：聚合物—石英复合光纤的制备及其温度响应性质的研究

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【摘要】：基于应用倏逝场原理的光纤传感器具有制备简单、灵敏度高等优点,而聚合物由于具备良好的可裁剪性,易成膜且热光系数及热膨胀系数大,杨氏模量小等特点,所以将二者结合的复合光纤器件制作方法简单并有重要的应用前景。而将聚合物材料和石英光纤结合可以让光纤中传输光信号随温度发生改变,包括光强变化和峰的位移。基于可操作性,本论文工作选择了单模-多模-单模(SMS)光纤和光纤锥两种光纤结构,并将聚合物与SMS光纤结合,通过聚合物的热致弯曲和热致折射率变化两种原理来进行温度传感。同时合成并涂覆了合适折射率的聚合物,通过变温能观测到SMS光纤导模到漏模的转换。随后拉制拉锥探头,将其与聚合物结合,制成新的一种温度传感器,同时可用来检测荧光,并初步探索了在医疗检测中的应用。论文还研究了偶氮苯聚合物的光热二元响应性能,为下一步偶氮与光纤的结合打下基础。具体内容如下： 1.采用聚合物与SMS弯曲光纤制成复合光纤结构,其中SMS光纤的多模段用氢氟酸化学腐蚀,置于高折射率环境中,形成漏模光纤；观测复合结构光纤的传输谱,发现传输峰位置随温度变化而变化；针对这一现象进行深入研究,发现峰位移是温度变化导致聚合物形变,继而固定其上的SMS光纤曲率发生改变导致的。 2.采用氢氟酸对SMS光纤进行化学腐蚀；合成合适折射率的聚合物,涂覆于SMS光纤外面,探究不同折射率的聚合物对复合光纤的温度灵敏度有何影响。根据实验结果,设计并合成了一种新型的高热光系数聚氨酯,制成聚氨酯-SMS复合光纤,通过变温不只能进行温度传感,还能观察到该复合结构从漏模到导模的转换。 3.拉制光纤锥,合成聚合物,与光纤锥结合制成复合光纤,通过在不同温度下探测其传输谱的强度,研究该复合光纤的温度传感性能。该光纤锥还能用来检测荧光,在生物医学方面有潜在应用。 4.合成了偶氮聚合物,将其与异丙基丙烯酰胺共聚后进行组装。在组装体中加入银纳米粒子,由于异丙基丙烯酰胺有温敏性,通过可改变控温改变银纳米粒子与偶氮的距离,从而研究不同温度下不同银含量对偶氮顺反异构的速率的影响。研究了偶氮共聚物的光热二响应性,为下一步偶氮聚合物与光纤的结合打下基础。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN253

【参考文献】

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1 邓永红,庹新林,成昊,王晓工;支化侧链偶氮聚电解质的合成和H-聚集[J];高等学校化学学报;2003年07期

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本文编号：1196608