[发明专利]一种量子点掺杂光纤材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种量子点掺杂光纤材料及其制备方法，所述的量子点掺杂光纤材料是由胶体量子点掺杂聚合物制出纤芯预制件，经过包覆、退火、拉伸制成，所述的胶体量子点由硒化铅和石墨烯组成，所述的聚合物是苯乙烯液体单体引发的，本发明的有益效果：量子点硒化铅和石墨烯掺杂光纤材料有较低的衰减值，在光纤传输过程中的光损耗低。

技术领域

本发明涉及光纤的技术领域，具体涉及一种量子点掺杂光纤材料及其制备方法。

背景技术

塑料光纤是用高透明的非结晶型各向同性聚合物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作为芯层材料，氟树脂等作为包层材料的一类光导纤维。塑料光纤与石英光纤一样，在光电领域有相同的优势，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏(振动和弯曲)。塑料光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点，使得塑料光纤能在汽车中成功应用。

量子点是一种准零维半导体纳米晶体，它的半径小于或接近于激子玻尔半径。由于其极小的尺寸导致的量子强限域效应，使量子点展现出许多独特的电学、光学和磁学特性，从而引起了人们极大的关注，量子点可作为良好的光增益和放大介质。

中国专利公开号为CN101544046B的专利公开了一种生产具有发光效果的侧光塑料光纤的方法。该方法是将至少两种不同材料共聚而成的具有邵氏硬度≤90A的半透明的包层和邵氏硬度≤90A、折射率大于包层折射率透光率≥93％的柔性芯层分别熔融挤入共挤模具的包层区和芯层区，形成同心圆截面的条状挤出物，冷却后即制成具有通体发光效果的侧光塑料光纤，但是该发明的塑料光纤的光纤传输损耗大。

发明内容

本发明提供一种量子点掺杂光纤材料及其制备方法，是由胶体量子点掺杂聚合物制得纤芯预制件，经过包覆、退火，拉伸制成，所述的胶体量子点由硒化铅和石墨烯组成，所述的聚合物是苯乙烯液体单体引发的。

所述一种量子点掺杂光纤材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将硒化铅和石墨烯加入到乙醇胺中，在超声波清洗机中超声，得到混合溶液；

(2)将混合溶液转入到反应釜，在烘箱中水热反应，冷却后，用乙醇洗涤5次，真空烘干后得到硒化铅@石墨烯量子点；

(3)先将苯乙烯提纯除去阻聚剂的颗粒，称取硒化铅@石墨烯量子点加入到盛有苯乙烯液体的聚合釜中，再加入引发剂偶氮二异丁腈、助剂甲基丙烯酸甲酯，先用氮气吹扫样品中的氧气，然后密封好聚合反应釜，真空搅拌的同时缓慢升温，升温到一定温度后，恒温控制，此时芯料发生预聚合，将硒化铅@石墨烯嵌入聚合物网络中，得到纤芯预制件；

(4)纤芯预制件和聚甲基丙烯酸甲酯管都用去离子水仔细清洗，去除在拉丝过程中可能截留在纤芯、包层界面的任何灰尘或杂质，然后在真空烘箱中退火至少24h，消除材料中的残余应力，最后，将纤芯预制件包覆在聚甲基丙烯酸甲酯管内，并在炉内居中，整个拉制过程中保持真空，加热到一定温度，退火，拉伸成光纤。

优选的，所述步骤(1)中硒化铅的质量是0.37-0.40g，石墨烯的质量是10-12mg，超声波清洗机的功率为60-80Hz，超声时间是1-1.5h。

优选的，所述步骤(2)中烘箱温度是180-200℃，水热反应时间是10-12h。

优选的，所述步骤(3)中硒化铅@石墨烯量子点的质量是30-35ug，苯乙烯液体的质量是10-15mg，引发剂偶氮二异丁腈的质量是0.01-0.03mg，助剂甲基丙烯酸甲酯的质量是0.4-0.6mg，升温到一定温度为70-75℃。

优选的，所述步骤(4)中是加热到一定温度为155-175℃。

本发明的反应机理和有益效果是：