[發(fā)明專利]一種石墨烯光纖傳感器及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810866326.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108982414A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃國家;馮文林;楊波;李茂東;彭志清;尹宗杰;李悅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 廣州駿思知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

1.一種石墨烯光纖傳感器，其特征在于：包括一光子晶體光纖和兩單模光纖，所述光子晶體光纖的兩端分別與一所述單模光纖耦合，并在兩耦合點處分別形成一腰部擴大光纖粗錐；所述光子晶體光纖表面包覆有石墨烯層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯光纖傳感器，其特征在于：所述兩耦合點之間的距離為3.9～4.1cm；所述腰部擴大光纖粗錐的腰長為395～405μm，腰徑為179～180μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯光纖傳感器，其特征在于：所述石墨烯層為單層石墨烯，厚度為0.33～0.35nm。

4.一種石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：在銅箔上制備石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的復(fù)合膜；

S2：通過銅溶解法將所述復(fù)合膜轉(zhuǎn)移到光子晶體光纖的表面；

S3：去除轉(zhuǎn)移到所述光子晶體光纖表面的復(fù)合膜中的聚甲基丙烯酸甲酯，再進行煅燒，獲得石墨烯光纖復(fù)合材料；

S4：通過光纖熔接機將所述石墨烯光纖復(fù)合材料的兩端分別與單模光纖耦合，并在兩耦合點處分別形成腰部擴大光纖粗錐，從而制得石墨烯光纖傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S1中，先通過化學(xué)氣相沉積法在銅箔上生長石墨烯，然后在長有石墨烯的銅箔上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯前驅(qū)液，經(jīng)烘干得到所述復(fù)合膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：旋涂聚甲基丙烯酸甲酯前驅(qū)液時，先在500rpm轉(zhuǎn)速下旋涂3s，再在5000rpm轉(zhuǎn)速下旋涂40s。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S2中，先將涂有復(fù)合膜的銅箔置于刻蝕液中，待銅箔溶解后，復(fù)合膜漂浮于刻蝕液中；然后用載玻片或PET片將該漂浮的復(fù)合膜轉(zhuǎn)移至去離子水中，將光子晶體光纖浸入去離子水中并置于復(fù)合膜的底端；再將光子晶體光纖往上提，使復(fù)合膜轉(zhuǎn)移到光子晶體光纖表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S3中，所述煅燒的溫度為280～320℃，時間為3.5～4.5h。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S4中，光纖熔接機的參數(shù)設(shè)為：首次放電開始強度+100mA，首次放電結(jié)束強度+100mA，再次放電開始強度+100mA，再次放電結(jié)束強度+100mA，預(yù)熔時間+260ms，推進距離+315μm。

10.一種折射率檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括權(quán)利要求1～3中任一所述的石墨烯光纖傳感器、光源、樣品室和信號處理系統(tǒng)，所述石墨烯光纖傳感器設(shè)于所述樣品室內(nèi)，其兩端分別與所述光源和所述信號處理系統(tǒng)連接。