一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)合電壓調(diào)制和靜電紡絲技術(shù)的新型光纖光柵制備方法，具體涉及一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，靜電紡絲技術(shù)受到生物工程領(lǐng)域科學(xué)家的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于生物組織重建和可注射藥物載體等生命醫(yī)學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域的研宄。然而，縱觀近年來(lái)的文獻(xiàn)和研宄資料不難發(fā)現(xiàn)，靜電紡絲技術(shù)的研宄均是集中在對(duì)紡絲工藝規(guī)律的研宄，包括紡絲電壓、溶液種類和粘度、極板距離、環(huán)境因素對(duì)紡絲纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能的影響；瞄準(zhǔn)的應(yīng)用方向均為生物工程應(yīng)用領(lǐng)域，即生物器官或組織的重建、藥物載體和疾病診斷治療等方面。未來(lái)該技術(shù)在其他科研和工程領(lǐng)域還會(huì)開(kāi)辟更多的研宄方向，也亟需在更多領(lǐng)域拓展其應(yīng)用范圍。
[0003]此外，光纖光柵等光學(xué)器件，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，容易操作，用途廣泛，是近年來(lái)物理光學(xué)，特別是傳感器研宄領(lǐng)域的主要研宄對(duì)象之一。相關(guān)實(shí)用性器件勢(shì)必會(huì)不斷豐富和推動(dòng)光學(xué)傳感技術(shù)的研宄。然而，當(dāng)前光纖光柵的制作依賴于化學(xué)和物理納米刻蝕，以及飛秒激光刻蝕技術(shù)的限制，樣品制作工藝復(fù)雜、成本高，必須使用專用設(shè)備，價(jià)格昂貴，對(duì)加工人員的技術(shù)要求高，并且光柵器件的制作目前只能在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本發(fā)明擬結(jié)合電壓調(diào)制技術(shù)和靜電紡絲技術(shù)提出一種制備可調(diào)制周期的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的方法，為實(shí)現(xiàn)光纖光柵的批量化生產(chǎn)和低成本制作工藝奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)、要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明解決了目前光纖光柵制作工藝復(fù)雜、成本高，所需專用設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)加工人員技術(shù)要求高的問(wèn)題，提供了一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法。
[0005](二)、技術(shù)方案
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，采用的技術(shù)方案是:信號(hào)發(fā)生器I產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)作為低壓控制信號(hào)加載到高壓直流穩(wěn)壓電源2產(chǎn)生周期脈沖高壓信號(hào)7，當(dāng)周期脈沖高壓信號(hào)7加載到不銹鋼噴絲頭5和接收電極板6上后，裝載在液體溶液3中的聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4會(huì)從不銹鋼噴絲頭5噴出，暴露于空氣后，聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4中的氯仿會(huì)迅速揮發(fā)，形成聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶膠，并隨著高壓信號(hào)9和低壓信號(hào)10的調(diào)制，產(chǎn)生直徑周期性改變的聚甲基丙烯酸甲酯溶膠光纖光柵，當(dāng)氯仿完全揮發(fā)后，可在接收電極板6上收集得到固化后的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8。
[0006]上述方案中，所述的信號(hào)發(fā)生器I的調(diào)制頻率范圍為25MHz，可產(chǎn)生矩形波周期脈沖信號(hào)，所述的高壓直流穩(wěn)壓電源2的電壓調(diào)節(jié)范圍為0V-30KV。
[0007](三)、有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是 1)本發(fā)明提出的一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，可以通過(guò)信號(hào)發(fā)生器的調(diào)制頻率來(lái)改變，而不需要預(yù)先制備刻蝕模板；
2)本發(fā)明提出的一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，相比于傳統(tǒng)光纖光柵的制備工藝來(lái)說(shuō)，該方法制備速度快、所需設(shè)備簡(jiǎn)單，可以節(jié)省光纖光柵制作成本。
[0008]3)本發(fā)明提出的一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，該方法更加環(huán)保和高效，所制備的光纖光柵可廣泛應(yīng)用于化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程監(jiān)測(cè)、生物分子的類型及尺寸測(cè)定及大氣溫濕度的傳感測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法示意圖。
[0010]圖2為矩形脈沖高壓信號(hào)和聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】闡明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。
[0012]一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，與傳統(tǒng)光纖光柵制作工藝相比，采用電壓調(diào)制和靜電紡絲技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備，其中:電壓調(diào)制技術(shù)可以用于得到周期性變化的高壓直流信號(hào)，【具體實(shí)施方式】是將信號(hào)發(fā)生器I產(chǎn)生矩形周期脈沖信號(hào)作為低壓控制信號(hào)加載到高壓直流穩(wěn)壓電源2，輸出如圖2所示的周期脈沖高壓信號(hào)7 ;當(dāng)周期脈沖高壓信號(hào)7加載到不銹鋼噴絲頭5和接收電極板6上后，裝載在液體溶液3中的聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4會(huì)從不銹鋼噴絲頭5噴出，暴露于空氣后，聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4中的氯仿會(huì)迅速揮發(fā)，形成聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶膠，并隨著周期脈沖高壓信號(hào)7的調(diào)制，產(chǎn)生直徑周期性改變的聚甲基丙烯酸甲酯溶膠光纖光柵，當(dāng)氯仿完全揮發(fā)后，即可在接收電極板6上得到固化的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8。如圖2所示，對(duì)應(yīng)高壓信號(hào)9時(shí)，在接收電極板6上收集得到聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8的直徑較小，對(duì)應(yīng)此部分高電壓的光纖光柵直徑為a ;相對(duì)低壓信號(hào)10時(shí)，在接收電極板6上收集得到聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8對(duì)應(yīng)的直徑較大，對(duì)應(yīng)此部分低電壓的光纖光柵直徑為b。其中，信號(hào)發(fā)生器I的調(diào)制頻率范圍為25MHz，可產(chǎn)生矩形波周期脈沖信號(hào)，高壓直流穩(wěn)壓電源2的電壓調(diào)節(jié)范圍為0V-30KV。
[0013]本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)中對(duì)電壓的周期性調(diào)制獲得直徑周期性變化的聚甲基丙烯酸甲酯光纖，即聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8，是基于以下原理:靜電紡絲技術(shù)中，紡絲直徑的變化與電極上所加電壓直接相關(guān)。隨著電壓的增大，紡絲溶液的表面電荷密度會(huì)相應(yīng)地增加，進(jìn)而導(dǎo)致靜電斥力的增強(qiáng)，此時(shí)得到的噴絲速度更快，由于不銹鋼噴絲頭5的直徑固定，噴絲速度增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致紡絲直徑的減小。反之，當(dāng)電壓較小時(shí)，靜電斥力較弱，噴絲速度慢，得到的紡絲直徑比電壓高時(shí)大。當(dāng)使用電壓調(diào)制技術(shù)得到周期性變化的高壓信號(hào)后，就可以得到可調(diào)制周期的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，包括信號(hào)發(fā)生器1、高壓直流穩(wěn)壓電源2、液體容器3、聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4、不銹鋼噴絲頭5、接收電極板6、周期脈沖高壓信號(hào)7、聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8、高壓信號(hào)9、低壓信號(hào)10，其特征在于:信號(hào)發(fā)生器I的調(diào)制頻率范圍為25MHz，可產(chǎn)生矩形波周期脈沖信號(hào)，該周期脈沖信號(hào)作為低壓控制信號(hào)加載到高壓直流穩(wěn)壓電源2上產(chǎn)生周期脈沖高壓信號(hào)7，高壓直流穩(wěn)壓電源2的電壓調(diào)節(jié)范圍為0V-30KV，當(dāng)周期脈沖高壓信號(hào)7加載到不銹鋼噴絲頭5和接收電極板6上后，裝載在液體容器3中的聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4會(huì)從不銹鋼噴絲頭5噴出，暴露于空氣后，聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4中的氯仿會(huì)迅速揮發(fā)，形成聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶膠，并隨著高壓信號(hào)9和低壓信號(hào)10的調(diào)制，產(chǎn)生直徑周期性改變的聚甲基丙烯酸甲酯溶膠光纖光柵，當(dāng)氯仿完全揮發(fā)后，可在接收電極板6上收集得到固化的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可調(diào)制周期聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵的制備方法，包括信號(hào)發(fā)生器1、高壓直流穩(wěn)壓電源2、液體容器3、聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液4、不銹鋼噴絲頭5、接收電極板6、周期脈沖高壓信號(hào)7、聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵8、高壓信號(hào)9、低壓信號(hào)10。本發(fā)明利用信號(hào)發(fā)生器和高壓直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)生周期脈沖高壓信號(hào)，加載到不銹鋼噴絲頭和接收電極板，隨著高壓信號(hào)、低壓信號(hào)的周期調(diào)制，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)，在接收電極板上收集得到直徑周期性改變的聚甲基丙烯酸甲酯光纖光柵。采用該方法制備光纖光柵速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單，并可以減低制備成本。
【IPC分類】G02B6-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104808286
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510194129
【發(fā)明人】李晉, 胡海峰, 張亞男
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日