[发明专利]一种无源压力传感纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种无源压力传感纤维，其特征在于，包括：纤芯和中间层；

所述纤芯和中间层成轴对称或同心圆环对称分布，所述纤芯位于对称中心；

所述中间层由透明的两种折射率不同的聚合物薄膜交替堆积构成，两种折射率不同的聚合物薄膜交替堆积产生势场，当光在所述中间层中传输时，会产生布拉格散射，不同波长的光子对应位于不同能带结构，位于带隙内的光子无法进入所述中间层，因而被中间层全反射；

所述纤芯为不透明的聚合物薄膜，用于将透射过中间层并进入纤芯的光子吸收；

当所述中间层受到的外部压力导致其结构发生变化时，其势场对应的能带结构发生变化，带隙的位置相应改变，被中间层全反射的光子的波长发生变化；若选取自然光作为检测光源，则中间层不同带隙所反射出的光子的颜色对应变化，可通过判断反射光的颜色检测中间层所受到的外部压力的变化。

2.根据权利要求1所述的无源压力传感纤维，其特征在于，还包括：保护层；

所述保护层位于中间层的外围，为透明的聚合物薄膜，用于对所述中间层和纤芯起保护作用。

3.根据权利要求1所述的无源压力传感纤维，其特征在于，所述纤芯为可见光不透明的纯黑色聚合物实芯材料；所述无源压力传感纤维的截面为方形、多边形或圆形。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无源压力传感纤维，其特征在于，通过控制两种聚合物薄膜的厚度比和折射率以控制所述中间层对应的能带结构，使得反射光波长范围位于380nm-780nm，以使得自然光可作为检测光源。

5.一种无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照轴对称或同心圆环对称分布铺设纤芯和中间层，所述纤芯位于对称中心，为不透明的聚合物薄膜，用于将透射过中间层，进入纤芯的光子吸收；所述中间层由透明的两种折射率不同的聚合物薄膜交替堆积构成，当光在所述中间层中传输时，会产生布拉格散射，光的能量对应位于不同能带结构的光子，位于带隙内的光子无法进入所述中间层，被中间层全反射；

在中间层外围铺设透明的聚合物薄膜作为保护层；

对铺设好的保护层、中间层以及纤芯进行热压与切割，得到无源压力传感纤维预制棒；

对所述无源压力传感纤维预制棒进行热拉制，得到无源压力传感纤维。

6.根据权利要求5所述的无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，两种折射率不同的聚合物薄膜的厚度比为1:5到5:1。

7.根据权利要求5或6所述的无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，所述两种折射率不同的聚合物薄膜的厚度可通过铺设过程、挤压过程以及拉丝过程控制，每层聚合物薄膜的铺设厚度范围为20nm-200μm。

8.根据权利要求5或6所述的无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，所述中间层中每种折射率的聚合物薄膜每层铺设的厚度小于70μm时可采用单次热拉制的方式制备，若存在某一种聚合物薄膜厚度超过70μm时可采用多次热拉制的方式制备。

9.根据权利要求5或6所述的无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，所述两种折射率不同的聚合物薄膜为任意可以共拉的聚合物薄膜。

10.根据权利要求5或6所述的无源压力传感纤维的制备方法，其特征在于，通过热拉制的方式可实现单次大于100m长度的纤维制备。