專利名稱：石英纖維表面微結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石英纖維表面微結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于材料微結(jié)構(gòu)及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石英纖維表面制備微結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)光在纖維中傳輸?shù)恼{(diào)制，可以作為模板制備其它類型的微結(jié)構(gòu)，因而在微納光學(xué)、生物、傳感、信息等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。目前在石英纖維(如光纖)表面制備微結(jié)構(gòu)的主要方法是微加工技術(shù)，例如用聚焦離子束刻蝕等技術(shù)在石英纖維的表面制備納米微結(jié)構(gòu)。微加工技術(shù)由于制備效率和加工面積不高，在大規(guī)模高 效制備方面處于劣勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種石英纖維表面微結(jié)構(gòu)，使該微結(jié)構(gòu)材料可以在微納光學(xué)、生物、傳感、信息等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的是提供該微結(jié)構(gòu)材料的制備方法。本發(fā)明所述的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)，由直徑Iym-IOOOym的石英纖維和環(huán)繞纖維的環(huán)形凹槽陣列組成，環(huán)形凹槽的間距為Iym-IOOOum可調(diào)，環(huán)形凹槽的深度為IOOnm-IOOum 可調(diào)。本發(fā)明所述的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟
(1)在塑料燒杯中添加比重大于水且不與水互溶的有機溶劑a，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加比重小于水且不與水互溶的有機溶劑b，形成三層液體的腐蝕液；其中，有機溶劑a為三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、二氯甲烷、均二氯乙烯、均四氯乙烷、三氯乙烯或二硫化碳等；有機溶劑b為二甲苯、氯苯、乙酸異丁酯、苯乙烯、甲苯、正己烷、壬烷或癸燒等；
(2)石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，纖維腐蝕到設(shè)定深度后，提拉到設(shè)定距離繼續(xù)腐蝕設(shè)定深度；
(3 )多次重復(fù)步驟(2 )，即可獲得石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是(I)可獲得新型的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。
(2)成本低廉，無需大型儀器，工藝簡單可靠。


圖I是本發(fā)明石英纖維表面微結(jié)構(gòu)制備的示意圖。圖2是石英纖維表面微結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例I :在塑料燒杯中添加有機溶劑三氯甲烷，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑二甲苯，形成三層液體的腐蝕液。將直徑IOOOum的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕IOOum深度后提拉IOOOum后繼續(xù)腐蝕50um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為lOOOum、深度為IOOum和50um交替的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。實施例2 :在塑料燒杯中添加有機溶劑四氯化碳，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑甲苯，形成三層液體的腐蝕液。將直徑Ium的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕IOOnm深度后提拉Ium后繼續(xù)腐蝕lOOnm。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為lum、深度為IOOnm的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。實施例3 :在塑料燒杯中添加有機溶劑二氯乙烷，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑乙酸異丁酯，形成三層液體的腐蝕液。將直徑IOum的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕Ium深度后提拉IOum后繼續(xù)腐蝕2um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為10um、深度為Ium和2um交替的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。
實施例4:在塑料燒杯中添加有機溶劑均二氯乙烯，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑苯乙烯，形成三層液體的腐蝕液。將直徑125um的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕5um深度后提拉50um后繼續(xù)腐蝕5um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為50um、深度為5um的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。實施例5 :在塑料燒杯中添加有機溶劑均四氯乙烷，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑正己烷，形成三層液體的腐蝕液。將直徑500um的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕30um深度后提拉60um后繼續(xù)腐蝕20um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為60um、深度為30um和20um交替的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。實施例6 :在塑料燒杯中添加有機溶劑三氯乙烯，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑壬烷，形成三層液體的腐蝕液。將直徑300um的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕30um深度后提拉IOOum后繼續(xù)腐蝕10um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為lOOum、深度為30um和IOum交替的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。實施例7 :在塑料燒杯中添加有機溶劑二硫化碳，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加有機溶劑癸烷，形成三層液體的腐蝕液。將直徑IOOum的石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕5um深度后提拉20um后繼續(xù)腐蝕2um。多次重復(fù)上述腐蝕過程，即可獲得環(huán)形陣列間距約為20um、深度為5um和2um交替的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.石英纖維表面微結(jié)構(gòu)，其特征是，所述石英纖維表面微結(jié)構(gòu)由直徑Iμ m-1000 μ m的石英纖維和環(huán)繞纖維的環(huán)形凹槽陣列組成，環(huán)形凹槽的間距為I μ m-lOOOum可調(diào)，環(huán)形凹槽的深度為IOOnm-IOOum可調(diào)。
2.制備如權(quán)利要求I所述的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)的方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)在塑料燒杯中添加比重大于水且不與水互溶的有機溶劑a，然后添加適量的HF酸溶液，最后添加比重小于水且不與水互溶的有機溶劑b，形成三層液體的腐蝕液；(2)石英纖維垂直置于上述腐蝕液中，纖維腐蝕到設(shè)定深度后，提拉設(shè)定距離繼續(xù)腐蝕到設(shè)定深度；(3)多次重復(fù)步驟(2)，即可獲得石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，步驟(I)中所述的有機溶劑a為三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、二氯甲烷、均二氯乙烯、均四氯乙烷、三氯乙烯、二硫化碳或氯苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的石英纖維表面微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，步驟(I)中所述的有機溶劑b為二甲苯、乙酸異丁酯、苯乙烯、甲苯、正己烷、壬烷或癸烷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石英纖維表面微結(jié)構(gòu)及其制備方法，該石英纖維表面微結(jié)構(gòu)由直徑1μm-1000μm的石英纖維和環(huán)繞纖維的環(huán)形凹槽陣列組成，環(huán)形凹槽的間距為1μm-1000um可調(diào)，環(huán)形凹槽的深度為100nm-100um可調(diào)。其制備方法包括以下步驟(1)在塑料燒杯中添加比重大于水且不與水互溶的有機溶劑a，然后添加適量的HF酸溶液，最后小心添加比重小于水且不與水互溶的有機溶劑b，形成三層液體的腐蝕液；(2)石英纖維垂直置于上述腐蝕液體中，腐蝕設(shè)定深度后提拉設(shè)定距離后繼續(xù)腐蝕設(shè)定深度；(3)多次重復(fù)步驟(2)，即可獲得石英纖維表面微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，制備簡單，可在微納光學(xué)、生物、傳感、信息等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
文檔編號B81C1/00GK102826501SQ20121034140
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者葛海雄, 陳延峰, 袁長勝, 盧明輝 申請人:無錫英普林納米科技有限公司