[發明專利]一種熒光納米晶復合聚合物光纖及其制備方法

在審

• 申請號: 201811048251.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109061794A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 董國平;桂永浩;康世亮;陳欽鵬;蔡振祿;邱建榮;楊中民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;D01F8/10;D01F1/10;C09K11/85;C09K11/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于光功能信息材料領域，公開了一種熒光納米晶復合聚合物光纖及其制備方法。將熒光納米晶均勻分散到有機溶劑中，然后加入聚甲基丙烯酸甲酯顆粒，攪拌使其完全溶解，得到摻雜溶液，然后加熱蒸發溶劑，得到蓬松的熒光納米晶復合有機玻璃塊體，再在惰性氣氛保護下升溫至280～340℃保溫燒制，得到致密的透明塊狀熒光納米晶復合有機玻璃；以所得熒光納米晶復合有機玻璃為纖芯，以聚合物中空管作為包層制備光纖，得到所述熒光納米晶復合聚合物光纖。本發明制備的熒光納米晶復合聚合物光纖透光性良好，且具有較強的熒光峰位和帶寬的可調性，并檢測到光放大，有望實現光纖中光增益，適用于光纖放大器、光纖激光器上。

技術領域

本發明屬于光功能信息材料領域，具體涉及一種熒光納米晶復合聚合物光纖及其制備方法。

背景技術

近幾十年以來，聚合物光纖，由于其具有拉制工藝簡單、成本低、彎曲性能好等特點，已經引起了人們極大的興趣并被廣泛研究，特別是在聚合物光纖中摻雜合適功能材料來實現各種光電功能成為研究的熱點。

納米晶是指納米尺寸上的晶體材料，或具有晶體結構的納米顆粒。納米晶體的電學和熱力學性質顯現出很強的尺寸依賴性，從而可以通過細致的制造過程來控制這些性質。通過向納米晶中摻雜鑭系稀土元素可以實現從紫外到紅外的熒光發射，已經應用于傳感、生物成像、顯示等多個領域。

目前在聚合物中摻雜納米晶方法主要是使用聚合法和靜電紡絲法，但是，聚合法只適用于納米晶摻雜聚甲基丙烯酸甲酯的制備，并且摻雜材料往往分散性較差；而靜電紡絲法只能制備出短且無序的纖維，無法制備出長距離的光纖，因此研究一種新的納米晶摻雜聚合物光纖的方法成為聚合物光纖應用領域的關鍵課題。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種熒光納米晶復合聚合物光纖的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的熒光納米晶復合聚合物光纖。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種熒光納米晶復合聚合物光纖的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)將熒光納米晶均勻分散到有機溶劑中，然后加入聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃，PMMA)顆粒，攪拌使其完全溶解，得到摻雜溶液；

(2)將步驟(1)中所得摻雜溶液加熱蒸發溶劑，得到蓬松的熒光納米晶復合有機玻璃塊體；

(3)將步驟(2)所得熒光納米晶復合有機玻璃塊體在惰性氣氛保護下升溫至280～340℃保溫燒制，得到致密的透明塊狀熒光納米晶復合有機玻璃；

(4)以步驟(3)所得熒光納米晶復合有機玻璃為纖芯，以聚合物中空管作為包層制備光纖，得到所述熒光納米晶復合聚合物光纖。

優選地，步驟(1)中所述熒光納米晶為選自LiYF₄:Er³⁺、LiYF₄:Yb³⁺、LiYF₄:Nd³⁺中的任意一種熒光納米晶。

優選地，步驟(1)中所述熒光納米晶的摻雜量為聚甲基丙烯酸甲酯質量的1％～10％。

優選地，步驟(1)中所述有機溶劑選自丙酮、四氫呋喃、四氯化碳、苯酚中的任意一種。

優選地，步驟(2)中所述加熱的溫度為80～140℃，加熱時間為0.5～2h。

優選地，步驟(3)中所述惰性氣氛是指高純氬氣氣氛。

優選地，步驟(3)中所述升溫的速率為3～15℃/min，所述保溫燒制的時間為1～4h。