光学pH传感器 基于长期纤维格子,涂有聚合物层层静电自组装纳米薄膜
José M Pereira1,2, João P Mendes1, Bernardo Dias1,2
1INESC TEC-Institute for Systems and Computer Engineering, Technology and Science, Rua Dr. Alberto Frias, 4200-465 Porto, Portugal.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 13, 2024
概括
这项研究介绍了一种新的光纤pH传感器,使用长期纤维格子涂上pH敏感聚合物. 传感器证明了可靠的pH检测,具有高灵敏度和可重复性.
科学领域:
- 光子学和传感技术
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 分析化学 分析化学
背景情况:
- 光纤传感器为远程和实时监控提供了优势.
- 开发强大而灵敏的pH传感器对于各种应用至关重要.
- 层层自组装 (LbL) 为创建功能性涂层提供了一种多功能方法.
研究的目的:
- 开发和描述基于长期纤维格子 (LPFG) 的光纤pH传感器.
- 为了利用pH敏感的聚合物,聚乙烯胺 (PEI) 和聚烯酸 (PAA),用于传感应用.
- 为了研究涂有PEI/PAA双层的LPFG的性能,用于pH检测.
主要方法:
- 使用LbL静电自组装采用PEI和PAA交替层涂层的LPFG的制造.
- 通过监测共振带转移来描述传感器对不同pH值溶液的反应.
- 使用模拟和Fabry-Perot (FP) 腔体实验来估计涂层特性.
主要成果:
- 基于LPFG的传感器在5.92-9.23 pH范围内实现了 (6.3 ± 0.2) nm/pH的pH灵敏度.
- 传感器在多个pH周期中表现出极好的可逆性和可重复性.
- 聚合物涂层表现出pH值依赖的膨胀/脱水,厚度从200nm (低pH值) 到310nm (高pH值) 不同.
结论:
- 使用LbL涂层LPFG开发的光纤pH传感器对于pH监测是有效的.
- 该传感器具有高灵敏度,可重复性和可逆性,使其适合实际应用.
- 这项研究强调了LbL自组装在创建先进光纤传感平台方面的潜力.
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