3D打印的超紧多核纤维尖端探头,用于同时测量纳米力和温度
Cong Xiong1, Caoyuan Wang1, Yu Qin1
1Advanced Fiber Devices and Systems Group, Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (MoE), Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Shanghai Engineering Research Center of Ultra-Precision Optical Manufacturing, School of Information Science and Technology, Fudan University, Shanghai 200000, China.
ACS applied materials & interfaces
|May 30, 2024
概括
这项研究介绍了新的3D打印光纤传感器,用于同时测量纳米力和温度. 这些紧的传感器为狭窄空间的应用提供了显著增强的灵敏度.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 纳米技术 纳米技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 光纤力传感是有价值的,但由于玻璃纤维的低灵敏度而受到限制.
- 超弹性聚合物提高了灵敏度,但可能会损害准确性和可靠性.
- 现有的传感器在狭窄的空间中难以同时进行多参数测量.
研究的目的:
- 开发超紧的光纤探测器,同时进行纳米力和温度传感.
- 为了提高微操作和生物医学应用的传感器灵敏度和可靠性.
- 为了展示一个具有成本效益和小型化的全纤维多参数传感解决方案.
主要方法:
- 三维 (3D) 打印多核纤维 (MCF) 尖端探针的制造.
- 集成一个聚合物微型杆用于力检测和一个聚二甲基 (PDMS) 微腔室用于温度传感.
- 使用Vernier效应的光学模拟来提高干扰仪的灵敏度.
主要成果:
- 达到了56.35nm/μN的强度灵敏度,比全传感器高出1000倍以上.
- 通过使用PDMS微腔体,证明温度灵敏度为1.447nm/°C.
- 成功地同时进行了高灵敏度的纳米力和温度测量.
结论:
- 拟议的3D打印MCF尖端传感器可以实现高度灵敏的同时多参数传感.
- 传感器设计克服了传统光纤力传感器的局限性.
- 这项技术在受限环境中为微型全纤维传感器提供了巨大的潜力.
