一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器及其制備方法，在微納光纖的拉絲區(qū)上沉積有二硫化鎢膜層，所述微納光纖是通過普通光纖加熱拉絲制備而成，拉絲區(qū)的直徑為17～125μm。本發(fā)明制作簡單、長距離傳感、抗電磁干擾、易于實現(xiàn)分布式傳感、響應靈敏、線性好、重復性和可逆性好。
【專利說明】
一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及濕度傳感器，尤其涉及一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 濕度是一個重要的物理量，航空航天、發(fā)電變電、紡織、食品、醫(yī)藥、倉儲、農(nóng)業(yè)等行 業(yè)對濕度的要求都非常嚴格，對濕度參量進行有效實時監(jiān)測和控制，是正常生產(chǎn)的前提。理 想的濕度傳感器可在較寬的溫度和濕度范圍內(nèi)使用：測量精度高、壽命長、穩(wěn)定性好、響應 速度快、濕滯回差小、靈敏度高、線性好、溫度系數(shù)小、制造工藝簡單、體積小等。現(xiàn)在濕度傳 感器大部分是利用濕度對電阻或電容的影響制作而成，因此其對抗電磁干擾、抗腐蝕、距離 傳感方面存在不足。而光纖濕度傳感器能有效的應對上述問題，但是現(xiàn)在的基于石墨烯的 光纖濕度傳感器對濕度的響應都是非線性的，于是現(xiàn)有針對石墨烯進行研究的，如申請?zhí)?為201510694866.1的中國專利《基于氧化石墨稀和聚乙稀醇復合膜的光纖濕度傳感器》公 開了基于氧化石墨烯/聚乙烯醇復合膜的光纖濕度傳感器，由寬帶光源、第一光纖腰錐放 大、氧化石墨烯/聚乙烯醇復合膜、第二光纖腰錐放大和光譜分析儀組成;氧化石墨烯/聚乙 烯醇復合膜經(jīng)過干燥處理，均勻鍍在第一光纖腰錐放大和第二光纖腰錐放大中間光纖區(qū)域 的側(cè)表面上，形成氧化石墨烯/聚乙烯醇復合膜;氧化石墨烯/聚乙烯醇復合膜的厚度為200 ~500nm;第一光纖腰錐放大左端與寬帶光源連接，第一光纖腰錐放大右端與第二光纖腰錐 放大左端連接，第二光纖腰錐放大右端與光譜分析儀連接。雖然該專利具有較高靈敏度和 分辨率，但結(jié)構(gòu)復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種簡單、長距離傳感、抗電磁干 擾、易于實現(xiàn)分布式傳感、響應靈敏、線性好、重復性和可逆性好的基于二硫化鎢的微納光 纖濕度傳感器及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術方案予以實現(xiàn)：
[0005] -種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，在微納光纖的拉絲區(qū)上沉積有二硫化 鎢膜層，所述微納光纖是通過普通光纖加熱拉絲制備而成，拉絲區(qū)的直徑為17~125wii。優(yōu) 選地，普通光纖為單模光纖。通過研究發(fā)現(xiàn)，當濕度上升時，空氣中水分子的濃度上升，水分 子吸附在二硫化鎢膜層上，伴隨著電荷轉(zhuǎn)移率的變化，有一小部分的電荷從二硫化鎢轉(zhuǎn)移 到水分子上，根據(jù)電荷軌道迀移理論(orbital mixing theory)，由于主要傳導電子的減少 使得導電性的下降，使得通過光纖的光功率的吸收下降，因此傳輸光功率上升。同樣地，當 濕度下降時，導致通過光纖的光功率的吸收上升，傳輸光功率下降。因此，二硫化鎢膜層可 以增強微納光纖的濕度響應特性。
[0006] 進一步地，所述二硫化鎢膜層的層數(shù)為多層。所述二硫化鎢膜層的厚度為408~ 746nm〇
[0007] 所述微納光纖的拉絲區(qū)長度為15~20mm。
[0008] 一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，包括如下步驟：
[0009] S1、制備微納光纖:將剪取的單模光纖的兩個平整端面一端接到紅光光源，
[0010] 一端接到光功率計，在待拉絲的光纖中間段剝?nèi)ゼslcm的保護層，然后用光
[0011] 纖熱拉絲設備將剝?nèi)ケＷo層的光纖中間部分加熱至熔融狀態(tài)后緩慢拉伸光纖
[0012] 至直徑為17~125WI1;
[0013] S2、采用二硫化鎢酒精分散液在微納光纖的拉絲區(qū)自然沉積二硫化鎢膜層。
[0014]具體地，所述步驟S2包括如下步驟：
[0015] S21、固定微納光纖:把承載光纖的玻片放置在平移臺上，移動平移臺，貼近光纖， 然后在玻片邊緣滴上UV膠固定光纖，用紫外光照射固定；
[0016] S22、制作水槽:用小玻璃片沿著拉絲區(qū)圍成封閉的水槽，采用UV膠固定；
[0017] S23、沉積二硫化鎢膜層:先超聲處理二硫化鎢酒精分散液使二硫化鎢分散均勻， 然后將把超聲處理后的WS2酒精分散液滴到步驟S22的水槽中，放置于室內(nèi)待酒精自然蒸 發(fā)。
[0018]進一步地，所述二硫化鎢酒精分散液為將片狀大小為20nm~50nm的二硫化鎢納米 片均勻分散于酒精中制成。
[0019]所述二硫化鎢酒精分散液濃度為1~10mg/ml。
[0020]所述水槽大小為 3 X0.5X0.1 ~3X5X0.5cm3〇 [0021 ]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明通過二硫化鎢納米片和微納光纖結(jié)合，該微納光纖濕度傳感器在濕度范圍 為35%RH~90%RH，線性變化幅度達到9.183dB，靈敏度達到0.1645dB/%RH(濕度上升階 段），0.1964dB/%RH(濕度下降階段），具有快于0.13%RH/s的響應時間。而在濕度范圍為 35%RH~90%RH內(nèi)，線性相關系數(shù)達到98.89% (濕度上升階段)和96.66% (濕度下降階段） 和良好的重復性和可逆性。由于材料的特殊的傳感特性和微納光纖的構(gòu)造，使得它能克服 電子濕度傳感器的缺點，和展現(xiàn)出它的優(yōu)勢，如結(jié)構(gòu)簡單、易于制作、長距離傳感、抗電磁干 擾、易于實現(xiàn)分布式傳感。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明微納光纖拉絲區(qū)直徑的測量數(shù)據(jù)圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明的二硫化鎢沉積裝置示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明二硫化鎢沉積過程實驗設備連接示意圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明沉積過程光功率監(jiān)控曲線圖；
[0027]圖5a為本發(fā)明的掃描電鏡圖；
[0028]圖5b為圖5a的A處局部放大圖；
[0029]圖6為本發(fā)明二硫化鎢膜層的拉曼光譜圖；
[0030]圖7a為2LA(M)、Alg( r )兩個拉曼位移與層數(shù)的關系圖（參考文獻）；
[0031]圖7b為強度比值與層數(shù)的關系圖（參考文獻）；
[0032]圖8為本發(fā)明的實驗設備不意圖；
[0033]圖9a為商業(yè)溫濕度傳感器的相對濕度的數(shù)據(jù)曲線圖；
[0034] 圖9b為普通單模光纖SMF的光功率輸出曲線圖；
[0035] 圖9c為沒有覆蓋二硫化鎢膜層的MNF的光功率輸出曲線圖；
[0036] 圖9d為本發(fā)明相對光功率輸出曲線圖；
[0037] 圖10為沉積了二硫化鎢膜層的MNF的相對濕度與相對輸出功率的相關線性圖；
[0038] 圖11為沉積了二硫化鎢膜層的MNF的相對濕度和相對輸出功率隨時間變化的對比 圖；
[0039] 圖12為沉積了二硫化鎢膜層的MNF的相對濕度和相對輸出功率的變化示意圖；
[0040] 圖13a為恒溫恒濕箱內(nèi)溫度和時間的關系曲線圖；
[0041 ]圖13b為WS2CMNF輸出相對光功率和時間的關系曲線圖；
[0042]圖14為WS2CMNF輸出相對光功率與溫度的關系曲線圖；
[0043]圖15為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作出進一步地詳細闡述，但實施例并 不對本發(fā)明做任何形式的限定。
[0045] 實施例1
[0046] -種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，包括如下步驟：
[0047] S1、制備微納光纖；
[0048] S2、采用二硫化鎢酒精分散液在微納光纖的拉絲區(qū)自然沉積二硫化鎢膜層。
[0049] 具體地，所述步驟S1包括如下步驟：
[0050] S11、剪取纖芯為8M1的單模光纖，長度約為lm;使用光纖切割刀把兩個端面切平 整，將單模光纖一端接到紅光光源，一端接到光功率計；
[0051] S12、啟動熱拉絲設備程控電腦，并啟動控制程序，檢查機器是否正常;然后在待拉 絲的光纖中間段，使用剝線鉗剝?nèi)ゼslcm的保護層；
[0052] S13、把剝?nèi)ケＷo層的部分架設到光纖熱拉絲設備上，把調(diào)整好火焰的酒精燈慢慢 地移動到光纖剝?nèi)ケＷo層的部分;待光纖加熱到熔融狀態(tài)時，使用控制程序，使步進電機工 作，緩慢拉伸光纖；
[0053] S14、把光纖拉伸至直徑17~1 25mi時，停止步進電機。
[0054]如圖1所示，為加工好的微納光纖拉絲區(qū)直徑的測量數(shù)據(jù)(使用賽思顯微鏡測量）。 平行于光纖纖芯的方向作橫坐標，垂直于光纖纖芯的方向作縱坐標。從圖中可以知道:光纖 直徑為125_，拉絲區(qū)長度約為20mm，最小直徑約為17_。光纖從125_逐漸變細，最細時直 徑為17wn，然后又逐漸過渡到125wii。
[0055] 所述步驟S2包括如下步驟：
[0056] S21、固定微納光纖:把承載光纖的玻片放置在平移臺上，移動平移臺，貼近光纖， 然后在玻片邊緣滴上UV膠固定光纖，用紫外光照射固定；
[0057] S22、制作水槽:拿出一塊干凈的玻片，使用玻璃切割刀把它切割成兩塊30mmX3mm 的小玻璃片;然后在小玻璃片底面涂上紫外光膠，粘貼在微納光纖兩側(cè)，離微納光纖約3mm; 再使用紫外光膠封閉小玻璃片兩端，構(gòu)成一個30mmX5mmXlmm的槽，如圖2;最后使用紫外 光照射10分鐘，使UV膠完全固化；
[0058] S23、沉積二硫化鎢膜層:首先取出部分WS2酒精分散液放在試管中，超聲處理25分 鐘，使WS 2納米片均勻分布在分散液里;然后把固定在玻片上的微納光纖的兩端分別連接到 DFB光源端和光功率計端，連接如圖3所示，電腦同時記錄沉積過程光功率的變化，最后把超 聲處理后的WS 2酒精分散液滴到如圖2所示的水槽中，放置于室內(nèi)，等待至少10小時，使得酒 精自然蒸發(fā)。
[0059] 沉積過程光功率監(jiān)控曲線如圖4所示，隨著酒精的逐漸蒸發(fā)，輸出功率出現(xiàn)陡峭的 下降，然后逐漸穩(wěn)定下來，表面WS2已經(jīng)沉積到MNF上。所述二硫化鎢膜層的厚度為408nm。 [00 60]進一步地，所述二硫化媽酒精分散液為將片狀大小為20nm~50nm的二硫化媽納米 片均勾分散于酒精中制成，濃度為lmg/ml。
[0061] 以下針對所制備的基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器進行表征測試，具體如 下：
[0062] 如圖5a所示，為覆蓋二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的掃描電鏡圖，放大倍數(shù)為 166，從圖可以看到，WS2鋪滿了 MNF，與MNF結(jié)合的緊密，沒有氣泡。圖5b為局部放大圖，放大 倍數(shù)為288800,可以看到小片的WS2納米片（20-50nm)鋪在拋磨區(qū)底層，大片的WS 2納米片 (20-200nm)鋪在拋磨區(qū)的上層。
[0063] 為了表征沉積法覆蓋在MNF上的WS2膜層厚度特性，我們使用RENISHAW拉曼光譜儀 測量舊2膜層的拉曼光譜，推算WS2膜層的層數(shù)。拉曼光譜實驗使用514.5nm的激發(fā)光，從圖6 可以得出2LA(M)和Alg( r )兩個拉曼位移分別為352CHT1和420.7CHT1，參照參考文獻中2LA (M)和Alg( r )拉曼位移，2LA(M)與Alg( r )的強度比值，如圖7a、7b，可推算出覆蓋在SPF上 的WS2膜層為多層。
[0064] 其中，參考文獻為A.Berkdemir，H.R.Gutierrez，A.R.Botello_Mendez，N.Perea_ LopeZjA.L.EliaSjC.I.ChiajB.Wang,V.H.Crespi,F.Lopez-Urias,J.C.Char1ier, H.Terrones,and M.Terrones,^Identification of individual and few layers of WS2using Raman Spectroscopy，"Sci.Reports 3，1755(2013)〇
[0065] 以下針對所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器進行響應性、相關線性和重復 性，具體如下：
[0066] 如圖8所示，實驗裝置由DFB激光器（1550nm，武漢光迅科技有限公司）、1 X 3耦合 器、恒溫恒濕箱(BPS-100L，上海一恒科技有限公司，溫度控制范圍：-10 °C -100 °C，濕度控制 范圍：35%RH-95%RH)、光功率計(optical power meter6210,上海光維通信有限公司）、電 子溫濕度傳感器（Testo 175H1，精度：±0.4。(：（-20~+55。(：），±2%RH(2~+98%RH)，分辨 率:0.1°C，0.1 %RH)和電腦組成。DFB激光器作為光源，連接1 X 3耦合器，耦合器把激光分成 三路，分別輸入普通的單模光纖、MNF和覆蓋了 WS2薄膜的MNF，通過光功率計檢測三路光的 光功率輸出，光功率數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳送并存儲到電腦。
[0067]實驗中，恒溫恒濕箱內(nèi)的溫度被設定為恒定的25°C，相對濕度被設定為從35%RH 上升到90 %RH，然后從90 %RH下降到35 %RH，間隔為5 %RH。濕度之間的改變時間約為2分 鐘，穩(wěn)定時間約為15分鐘。商業(yè)溫濕度傳感器實時記錄著恒溫恒濕箱內(nèi)溫度和濕度的數(shù)據(jù)， 并保存到電腦。如圖9a所示，為商業(yè)溫濕度傳感器的相對濕度的數(shù)據(jù)曲線，可以看到恒溫恒 濕箱內(nèi)的相對濕度從35 % RH到90 % RH然后又回到35 % RH，呈階梯狀變化。圖中濕度穩(wěn)定階 段的濕度起伏是由恒溫恒濕箱的反饋調(diào)節(jié)機制引起的。如圖9b所示，為普通單模光纖SMF的 光功率輸出曲線，輸出光功率的變化幅度在20000s的實驗時間內(nèi)只有約0.05dB的變化，可 以得知光源輸出是穩(wěn)定的。如圖9c所示，為沒有覆蓋材料的MNF的光功率輸出曲線，可以得 知相對濕度從35 % RH到90 % RH，然后從90 % RH到35 % RH整個周期內(nèi)，輸出功率的變化僅為 0.099dB?？梢娤鄬穸葘NF的輸出光功率有影響，如果用于濕度傳感，靈敏度為 0.0018dB/ % RH，靈敏度很低。濕度傳感的原理是：從微納光纖泄漏出去的消逝場與外界環(huán) 境產(chǎn)生作用，對光纖中傳播的光功率產(chǎn)生影響;但是這個相互作用比較弱，還沒達到制作實 用溫濕度傳感器的要求。如圖9d所示，為WS 2CMNF的相對光功率輸出曲線，輸出光功率的變 化達到9.183dB，約為沒有覆蓋材料的MNF的92倍。當相對濕度從35%RH到90%RH，然后從 90 % RH到35 % RH成階梯狀變化時，WS2CMNF輸出相對光功率也跟隨著相對濕度呈階梯狀變 化，這表明WS2CMNF的輸出功率能夠跟隨相對濕度的變化。
[0068]從圖9abcd的數(shù)據(jù)中，我們把相對濕度恒定時間內(nèi)的平均濕度和平均相對光功率 做了一一對應的關系，可以得到圖10所示的數(shù)據(jù)曲線。正方形表示相對濕度上升過程中， MNF和WS2CMNF的輸出相對光功率的變化;圓形表示相對濕度下降過程中，MNF和WS 2CMNF的輸 出的相對光功率的變化。當相對濕度線性地從35%上升到90%，WS2CMNF的平均相對光功率 從-10.740(18線性地上升到-1.488(18 ;相似地，當相對濕度從90%線性地下降到35%， WS2CMNF的平均相對光功率從線性地-1.488dB下降到-12.545dB。我們對溫度上升過程中 MNF和WS 2CMNF的相對光功率輸出與相對濕度的關系進行線性擬合，得到圖11所示的擬合 線，實線為WS2CMNF相對光功率輸出與相對濕度關系的擬合線，虛線為MNF相對光功率輸出 與相對濕度關系的擬合線。
[0069]根據(jù)靈敏度的定義：
[0071] S是濕度傳感器的靈敏度，AP是功率的變化范圍，AH濕度的變化范圍，Rh濕度傳 感器的測量精度，如圖10所示，對實心正方形點的數(shù)據(jù)進行線性擬合，得到擬合直線（實 線），可以得出：在濕度上升階段，實驗中WS 2CMNF的濕度傳感靈敏度為0.1645dB/%RH，線性 相關系數(shù)為98.89 % ;對應實心圓點的數(shù)據(jù)進行擬合，得到在濕度下降階段，實驗中WS2CMNF 的濕度傳感靈敏度為〇. 1964dB/%RH，線性相關系數(shù)為96.66% ;從圖10可知，WS2CMNF作為 濕度傳感器具有很好的可逆性和重復性。
[0072] 濕度傳感器的測量精度可以定義為：
[0074] RP是光源功率的變化數(shù)值和光功率計的最小分辨率數(shù)值的較大者。因為光功率計 的最小分辨率為〇. OOldB，光源的變化值為0.05dB，因此相對濕度分辨率為0.304%RH(上升 過程)和0.255%RH(下降過程）。
[0075] 為了討論覆蓋了 WS2材料對MNF濕度傳感的影響，我們還同時測量了沒有覆蓋 MNF濕度響應的數(shù)據(jù)。如圖10所示，空心圓點、空心方點為MNF的輸出相對光功率與相對濕度 的數(shù)據(jù)，虛線為MNF輸出相對光功率與相對濕度關系的擬合曲線。從圖中可知：當相對濕度 上升時，MNF對濕度傳感靈敏度為0.0009dB/%RH;當相對濕度下降時，MNF對濕度靈敏度為-0.0016dB/%RH。明顯的看到，覆蓋了WS 2膜層的MNF的濕度靈敏度比沒有覆蓋WS2的MNF的濕 度靈敏度太高了 182.78倍。因此WS2作為濕度增敏材料，提高了器件濕度傳感靈敏度。而且 可以通過改變器件的其他參數(shù)提高濕度靈敏度這一參數(shù)。
[0076]圖11為相對濕度變化與相對光功率變化的關系曲線，在時間段為1000-3000S時， 相對濕度處于上升階段，可以看到在相對濕度溫度階段里，相對濕度會在約2 % RH的濕度范 圍內(nèi)波動，相對光功率也跟隨著上下波動?？芍猈S2CMNF輸出相對光功率與相對濕度呈正相 關關系。當相對濕度上下波動時，WS 2CMNF輸出光功率能跟隨上下波動，而恒溫恒濕箱的響 應速度為〇 . 13%RH/s，光功率能跟蹤濕度的變化，因此WS2CMNF的響應速度大于0.13%RH/ So
[0077] 為了測量WS2CMNF濕度傳感的重復性和可逆性，我們把溫度設定為25°C，調(diào)整濕度 在40 % RH和75 % RH之間來回變化多個周期，實驗結(jié)果如圖12所示，當相對濕度從40 % RH上 升到75%RH，然后又下降到40%RH時，WS2CMNF的輸出相對光功率也跟隨著變化多個周期。 連續(xù)幾個周期后(測試持續(xù)時間約為14000s )，相對光功率能回到初始值，表明WS2CMNF的濕 度的響應具有良好的重復性和可逆性。
[0078] 如果WS2MNF真正應用于測量環(huán)境濕度，作為一個商業(yè)光纖濕度傳感器時，應該考 慮到環(huán)境溫度對其測量結(jié)果的影響，從而對測量數(shù)據(jù)進行反饋修正。因此我們討論WS2MNF 濕度傳感器的在進行濕度傳感實驗中，溫度變化對它的影響。我們把恒溫恒濕箱內(nèi)的濕度 設定為55%，箱內(nèi)溫度從18°C上升到50°C然后下降到18°C，調(diào)整間隔為5°C。每個溫度梯度 的轉(zhuǎn)變時間約為2分鐘，恒定時間約為10分鐘。相應的實驗數(shù)據(jù)如圖13a和13b所示，從圖中 可以看出當溫度呈階梯式上升時，WS 2MNF的輸出相對光功率也跟隨著呈階梯式上升，當溫 度呈階梯式下降時，WS2MNF的輸出相對光功率也跟隨著呈階梯式下降，呈--對應關系。由 圖14可知WS 2MNF的輸出相對光功率與環(huán)境溫度呈正相關，溫度靈敏度為0.0194dB/°C (溫度 上升階段)和〇.〇817dB/°C(溫度下降階段）。在濕度響應實驗中，溫度被設定為25°C，溫度變 化幅度在1°C以內(nèi)，從而影響輸出功率不到0.08dB。
[0079] 實施例2
[0080]除了微納光纖的拉絲區(qū)長度為15mm外，其他同實施例1。
[0081]如圖15所示，拉絲區(qū)長度是拉伸區(qū)和錐腰區(qū)長度的總和。拉制的微納光纖拉伸區(qū) 的長度相對固定，兩個拉伸區(qū)的長度分別為5mm左右。錐腰區(qū)的長度可以通過拉伸的距離控 制。一般情況下，錐腰區(qū)拉得越長，微納光纖的直徑越小，消逝場更容易從光纖中泄漏到空 間，與濕度靈敏材料的相互作用越強，靈敏度越高。
[0082] 實施例3
[0083]除了所述二硫化鎢膜層的厚度為746nm外，其他同實施例1。
[0084] 膜層厚度越厚，相同條件下，對傳輸光功率的吸收越大，靈敏度越高。但是，膜層太 厚，外界濕度對膜層的影響會減弱，從而使靈敏度下降。本發(fā)明通過多次實驗確定膜層在 408nm~746nm為最優(yōu)，確保靈敏度高。
[0085] 實施例4
[0086]除了所述二硫化鎢酒精分散液濃度為10mg/ml外，其他同實施例1。
[0087] 實施例5
[0088] 除了所述水槽大小為3 X 5 X 0.5cm3，其他同實施例1。
[0089]在試驗中，
【申請人】發(fā)現(xiàn)，沉積槽高度相同時，WS2分散液的濃度與膜層的厚度呈正 相關關系;ws2分散液濃度相同時，沉積槽高度與膜層的厚度呈正相關關系。通過多次試驗， 發(fā)現(xiàn)二硫化鎢酒精分散液濃度為1~l〇mg/ml，水槽大小3 X0.5X0.1~3X5X0.5cm3時為 最優(yōu)，確保靈敏度高。
【主權項】
1. 一種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，其特征在于，在微納光纖的拉絲區(qū)上沉 積有二硫化鎢膜層，所述微納光纖是通過普通光纖加熱拉絲制備而成，拉絲區(qū)的直徑為17 ~125μπι 〇2. -種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，其特征在于，所述普通光纖為單模。3. 根據(jù)權利要求1所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，其特征在于，所述二硫化 鎢膜層的層數(shù)為多層。4. 根據(jù)權利要求1所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，其特征在于，所述二硫化 媽膜層的厚度為408nm~746nm〇5. 根據(jù)權利要求1所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器，其特征在于，所述微納光 纖的拉絲區(qū)長度為15mm~20mm。6. -種基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 制備微納光纖:在待拉絲的光纖中間段剝?nèi)ゼslcm的保護層，然后用光纖熱拉絲設 備將剝?nèi)ケＷo層的光纖中間部分加熱至熔融狀態(tài)后緩慢拉伸光纖至直徑為17~125μπι; 52、 采用二硫化鎢酒精分散液在微納光纖的拉絲區(qū)自然沉積二硫化鎢膜層。7. 根據(jù)權利要求6所述基于二硫化鎢的微納光纖溫度傳感器的制備方法，其特征在于， 所述步驟S2包括如下步驟： 521、 固定微納光纖:把承載光纖的玻片放置在平移臺上，移動平移臺，貼近光纖，然后 在玻片邊緣滴上UV膠固定光纖，用紫外光照射固定； 522、 制作水槽:用小玻璃片沿著拉絲區(qū)圍成封閉的水槽，采用UV膠固定； 523、 沉積二硫化鎢膜層:先超聲處理二硫化鎢酒精分散液使二硫化鎢分散均勻，然后 將把超聲處理后的WS2酒精分散液滴到步驟S22的水槽中，放置于室內(nèi)待酒精自然蒸發(fā)。8. 根據(jù)權利要求6或7所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，其特征在 于，所述二硫化媽酒精分散液為將片狀大小為20nm~50nm的二硫化媽納米片均勾分散于酒 精中制成。9. 根據(jù)權利要求7所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，其特征在于， 所述二硫化媽酒精分散液濃度為1~l〇mg/ml。10. 根據(jù)權利要求6所述基于二硫化鎢的微納光纖濕度傳感器的制備方法，其特征在 于，所述水槽大小為3 X0.5X0.1~3X5X0.5cm3〇
【文檔編號】G01N21/17GK106053350SQ201610304261
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】關賀元, 羅云瀚, 夏凱, 陳超英, 陳哲, 余健輝, 盧惠輝, 張軍, 鐘永春, 唐潔媛
【申請人】暨南大學