开发一种高灵敏度和快速响应的光纤温度传感器,使用Ti₃C₂T_XMXene/PDMS复合材料和维尼尔效应

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光学工程是指光学工程.
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 准确的温度测量对于日常生活和工业至关重要.
• 现有的光纤传感器在灵敏度和响应时间方面存在局限性.
• 需要新的材料和传感机制来提高性能.

研究的目的:

• 提出一种高灵敏度,快速响应的光纤温度传感器.
• 研究Ti3C2Tx MXene/PDMS复合材料在Fabry-Perot干扰仪 (FPI) 中用于温度传感的使用.
• 为了利用Vernier效应提高温度测量准确度.

主要方法:

• 使用Ti3C2Tx MXene/PDMS复合材料制造一个FPI传感探头.
• 使用级联式马赫-泽纳干扰仪 (MZI) 作为温度不敏感的参考.
• 实现Vernier效应,将FPI和MZI与相似的自由光谱范围连接起来.

主要成果:

• Ti3C2Tx MXene/PDMS复合物FPI的温度灵敏度为1.63nm/°C. 这一温度灵敏度为1.63nm/°C.
• 加入MXene显著减少了响应时间,达到719 ms.
• 级联传感器在36.5-37.2°C范围内显示了Vernier增强的31.62nm/°C (19.44倍放大) 的灵敏度.
• 传感器显示出良好的稳定性和721毫秒的响应时间.

结论:

• 拟议的光纤温度传感器有效地利用Vernier效应进行高灵敏度和快速响应测量.
• Ti3C2Tx MXene/PDMS复合物是用于先进光学传感应用的有希望的材料.
• 该传感器显示出在医学诊断,环境监测和生物传感等领域的应用潜力.