[發(fā)明專利]一種光響應(yīng)性聚合物光纖及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010170629.6
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111308610B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于海峰;馬樹燈
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;D06M101/30
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種具備光響應(yīng)性能的聚合物光纖，由側(cè)發(fā)光型內(nèi)層纖芯和光響應(yīng)性外包層組成，所述內(nèi)層纖芯為圓柱形，是通過拉伸使液晶彈性體的基元單軸取向而形成的側(cè)發(fā)光型光纖；所述光響應(yīng)性外包層涂布在內(nèi)層纖芯的部分表面上，在光纖橫截面方向，涂布區(qū)域?qū)?yīng)圓心角為1～180°；所述光響應(yīng)性外包層是含有光響應(yīng)基團的液晶彈性體，其中的光響應(yīng)基團在特定響應(yīng)波段會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，通過液晶的分子間協(xié)同作用，使外包層出現(xiàn)宏觀的體積形變，形變可逆、可重復(fù)。

2.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述內(nèi)層纖芯由拉伸應(yīng)變?yōu)?5％～1000％的液晶彈性體構(gòu)成，光纖可識別的傳輸光波長范圍為250～1000納米。

3.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述內(nèi)層纖芯直徑為5～5000微米。

4.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述光響應(yīng)性外包層厚度為1～1000微米，在光纖長軸方向，光響應(yīng)性外包層與內(nèi)層纖芯等長或僅涂布于部分區(qū)域。

5.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述光響應(yīng)外包層采用與內(nèi)層纖芯相同的液晶彈性體分子體系，光響應(yīng)基團通過共價鍵連接于液晶彈性體網(wǎng)絡(luò)，或者以小分子形式均勻分散于液晶彈性體網(wǎng)格中。

6.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述液晶彈性體是將液晶基元通過共價鍵連接到柔性高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中得到的彈性體，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于室溫，彈性模量范圍在0.1～10Mpa。

7.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述液晶基元選自下列所示分子結(jié)構(gòu)中的一種或多種：

其中，R₁為m為0-10的整數(shù)，M為H或C₁-C₆的烷基；R₂為同R₁結(jié)構(gòu)的基團、H、羥基、C₁-C₆的烷基、氰基、硝基、氨基或鹵素原子。

8.如權(quán)利要求1所述的聚合物光纖，其特征在于，所述光響應(yīng)基團選自下列分子結(jié)構(gòu)的基團中的一種或多種：

R₃、R₄代表端基及其與光響應(yīng)基團相連的分子鏈結(jié)構(gòu)；其中，所述分子鏈為碳鏈、烷氧鏈、酯鏈、碳氮鏈或酰胺鏈；所述端基為H、羥基、C₁-C₆的烷基、氰基、硝基、氨基、鹵素原子、碳碳雙鍵或硫基。

9.權(quán)利要求1～8任一所述具備光響應(yīng)性能的聚合物光纖的制備方法，包括以下步驟：

1)配制反應(yīng)形成液晶彈性體預(yù)聚物的前驅(qū)體混合物，并添加光引發(fā)劑，然后灌入圓柱型模具中，靜置，形成預(yù)聚物后取出為內(nèi)層纖芯材料；

2)配制含光響應(yīng)基團的液晶彈性體預(yù)聚物的前驅(qū)體混合物，并添加光引發(fā)劑，然后按設(shè)計要求將其涂布于步驟1)獲得的內(nèi)層纖芯材料表面，靜置形成預(yù)聚物；

3)將步驟2)得到的液晶彈性體預(yù)聚物整體拉伸，利用特定波長的光照射引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，形成液晶彈性體，得到具有光響應(yīng)性能的聚合物光纖。

10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟1)和步驟2)中所述液晶彈性體預(yù)聚物的前驅(qū)體混合物中，包含下列硅氧烷體系、硫醇-雙鍵體系或伯胺-雙鍵體系所示的化合物：

其中，R₅為H或C₁-C₆的烷基；R₆為H、羥基、C₁-C₆的烷基、氰基、硝基、氨基或鹵素原子；n₁,n₂為0-10的整數(shù)。

11.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑或可見光引發(fā)劑。