[发明专利]一种基于石墨烯微纳光纤的温度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯微纳光纤的温度传感器，其特征在于，包括：多模光纤以及单层石墨烯；

所述单层石墨烯覆盖在所述多模光纤的光纤传感区，形成基于石墨烯微纳光纤的温度传感器；

所述多模光纤的包层直径为125μm，纤芯直径为105μm；

所述光纤传感区为氢氧焰加热熔融拉制成的锥区，所述锥区的最大长度为8mm；所述锥区的束腰直径范围为57μm～58μm；

所述单层石墨烯的层厚度为0.34nm；

所述基于石墨烯微纳光纤的温度传感器的制备方法，包括：

利用氢氧焰加热熔融法将多模光纤的光纤传感区拉制为锥区；

利用化学气相沉积方法在铜基底上生长一层单层石墨烯，并在所述单层石墨烯上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜；所述利用化学气相沉积方法在铜基底上生长一层单层石墨烯，并在所述单层石墨烯上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜，具体包括：由氢气、甲烷与氩气组成的混合气体通过化学气相沉积方法在1cm²铜基底上生长一层单层石墨烯；再在所述单层石墨烯上旋涂一层厚度为100nm～200nm的PMMA薄膜，并在120℃下固化3min；

利用腐蚀法腐蚀带有铜基底的单层石墨烯，得到带有PMMA薄膜的单层石墨烯；

通过转移方法将所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯转移到所述多模光纤的锥区，使得所述单层石墨烯与所述锥区贴合，并去除所述PMMA薄膜，得到基于石墨烯微纳光纤的温度传感器。

2.一种基于石墨烯微纳光纤的温度传感器的制备方法，其特征在于，包括：

利用氢氧焰加热熔融法将多模光纤的光纤传感区拉制为锥区；

利用化学气相沉积方法在铜基底上生长一层单层石墨烯，并在所述单层石墨烯上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜；所述利用化学气相沉积方法在铜基底上生长一层单层石墨烯，并在所述单层石墨烯上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA薄膜，具体包括：由氢气、甲烷与氩气组成的混合气体通过化学气相沉积方法在1cm²铜基底上生长一层单层石墨烯；再在所述单层石墨烯上旋涂一层厚度为100nm～200nm的PMMA薄膜，并在120℃下固化3min；

利用腐蚀法腐蚀带有铜基底的单层石墨烯，得到带有PMMA薄膜的单层石墨烯；

通过转移方法将所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯转移到所述多模光纤的锥区，使得所述单层石墨烯与所述锥区贴合，并去除所述PMMA薄膜，得到基于石墨烯微纳光纤的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的基于石墨烯微纳光纤的温度传感器的制备方法，其特征在于，所述利用腐蚀法腐蚀带有铜基底的单层石墨烯，得到带有PMMA薄膜的单层石墨烯，具体包括：

以铜基底为底面，以PMMA薄膜为顶面，将所述带有铜基底的单层石墨烯置于溶液浓度为1mol/L的三氯化铁FeCl₃溶液中，待所述铜基底被完全腐蚀，再将腐蚀后的带有PMMA薄膜的单层石墨烯转移至去离子水中，清除残留的FeCl₃，得到带有PMMA薄膜的单层石墨烯。

4.根据权利要求2所述的基于石墨烯微纳光纤的温度传感器的制备方法，其特征在于，所述通过转移方法将所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯转移到所述多模光纤的锥区，使得所述单层石墨烯与所述锥区贴合，并去除所述PMMA薄膜，得到基于石墨烯微纳光纤的温度传感器，具体包括：

以所述单层石墨烯为底面，以所述PMMA薄膜为顶面，将所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯浮在去离子水面上；

利用拉锥后的多模光纤，自下而上将所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯挑出水面，并在90℃的烘箱内加热1h，使得所述带有PMMA薄膜的单层石墨烯和所述多模光纤的锥区贴合；

冷却贴合后的多模光纤，并将所述贴合后的多模光纤置入丙酮溶液中，去除所述PMMA薄膜，得到基于石墨烯微纳光纤的温度传感器。

5.根据权利要求4所述的基于石墨烯微纳光纤的温度传感器的制备方法，其特征在于，所述冷却贴合后的多模光纤，并将所述贴合后的多模光纤置入丙酮溶液中，去除所述PMMA薄膜，得到基于石墨烯微纳光纤的温度传感器，具体包括：

利用丙酮溶液浸泡所述贴合后的多模光纤三次，每次使用丙酮溶液浸泡30分钟。