[发明专利]一种荧光纳米晶复合聚合物光纤及其制备方法

说明书

本发明属于光功能信息材料领域，公开了一种荧光纳米晶复合聚合物光纤及其制备方法。将荧光纳米晶均匀分散到有机溶剂中，然后加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，搅拌使其完全溶解，得到掺杂溶液，然后加热蒸发溶剂，得到蓬松的荧光纳米晶复合有机玻璃块体，再在惰性气氛保护下升温至280～340℃保温烧制，得到致密的透明块状荧光纳米晶复合有机玻璃；以所得荧光纳米晶复合有机玻璃为纤芯，以聚合物中空管作为包层制备光纤，得到所述荧光纳米晶复合聚合物光纤。本发明制备的荧光纳米晶复合聚合物光纤透光性良好，且具有较强的荧光峰位和带宽的可调性，并检测到光放大，有望实现光纤中光增益，适用于光纤放大器、光纤激光器上。

技术领域

本发明属于光功能信息材料领域，具体涉及一种荧光纳米晶复合聚合物光纤及其制备方法。

背景技术

近几十年以来，聚合物光纤，由于其具有拉制工艺简单、成本低、弯曲性能好等特点，已经引起了人们极大的兴趣并被广泛研究，特别是在聚合物光纤中掺杂合适功能材料来实现各种光电功能成为研究的热点。

纳米晶是指纳米尺寸上的晶体材料，或具有晶体结构的纳米颗粒。纳米晶体的电学和热力学性质显现出很强的尺寸依赖性，从而可以通过细致的制造过程来控制这些性质。通过向纳米晶中掺杂镧系稀土元素可以实现从紫外到红外的荧光发射，已经应用于传感、生物成像、显示等多个领域。

目前在聚合物中掺杂纳米晶方法主要是使用聚合法和静电纺丝法，但是，聚合法只适用于纳米晶掺杂聚甲基丙烯酸甲酯的制备，并且掺杂材料往往分散性较差；而静电纺丝法只能制备出短且无序的纤维，无法制备出长距离的光纤，因此研究一种新的纳米晶掺杂聚合物光纤的方法成为聚合物光纤应用领域的关键课题。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种荧光纳米晶复合聚合物光纤的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的荧光纳米晶复合聚合物光纤。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种荧光纳米晶复合聚合物光纤的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将荧光纳米晶均匀分散到有机溶剂中，然后加入聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA)颗粒，搅拌使其完全溶解，得到掺杂溶液；

(2)将步骤(1)中所得掺杂溶液加热蒸发溶剂，得到蓬松的荧光纳米晶复合有机玻璃块体；

(3)将步骤(2)所得荧光纳米晶复合有机玻璃块体在惰性气氛保护下升温至280～340℃保温烧制，得到致密的透明块状荧光纳米晶复合有机玻璃；

(4)以步骤(3)所得荧光纳米晶复合有机玻璃为纤芯，以聚合物中空管作为包层制备光纤，得到所述荧光纳米晶复合聚合物光纤。

优选地，步骤(1)中所述荧光纳米晶为选自LiYF₄:Er³⁺、LiYF₄:Yb³⁺、LiYF₄:Nd³⁺中的任意一种荧光纳米晶。

优选地，步骤(1)中所述荧光纳米晶的掺杂量为聚甲基丙烯酸甲酯质量的1％～10％。

优选地，步骤(1)中所述有机溶剂选自丙酮、四氢呋喃、四氯化碳、苯酚中的任意一种。

优选地，步骤(2)中所述加热的温度为80～140℃，加热时间为0.5～2h。

优选地，步骤(3)中所述惰性气氛是指高纯氩气气氛。

优选地，步骤(3)中所述升温的速率为3～15℃/min，所述保温烧制的时间为1～4h。