CN219328918U - 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 - Google Patents
一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219328918U CN219328918U CN202223064276.5U CN202223064276U CN219328918U CN 219328918 U CN219328918 U CN 219328918U CN 202223064276 U CN202223064276 U CN 202223064276U CN 219328918 U CN219328918 U CN 219328918U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- high temperature
- ultra
- fiber grating
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
Abstract
一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，包括裸光纤、复合材料梯度过渡层、保护层，所述裸光纤为超弱光纤光栅，包括纤芯和包层；材料为石英；所述复合材料梯度过渡层为镍‑磷‑铬‑石墨层；所述保护层为金属镍层。所述复合材料梯度过渡层为化学镀法制备的镍‑磷‑铬‑石墨层；所述保护层为化学镀镍法制备的金属镍层。本实用新型提供一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其梯度材料结构依次为石英、石墨、铬和镍层等耐高温材料，其热膨胀系数逐渐增加，梯度排列以确保在高温下涂层不会开裂失效，可在超高温环境下使用，拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超弱光纤光栅，具体涉及一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅。
背景技术
超弱光纤光栅因其反射率低于0.01%而在分布式光纤传感领域有极大的应用前景。普通超弱光纤光栅的结构包括纤芯、包层和涂覆层。纤芯和包层主要为石英，涂覆层多为聚酰亚胺或丙烯酸树脂等高分子材料。当温度达到300℃以上时，涂覆层材料高温下老化失效，超弱光纤光栅无法正常工作。这就限制了超弱光纤光栅在航空航天、石油化工中的超高温环境下的应用。
为了解决上述问题，国内外多种研究者尝试调整光纤外层涂覆层材料，例如耐热硅胶图层，最高使用温度可达到200℃；聚酰亚胺涂层，最高使用温度可达400℃；金属涂层，使用温度可高于500℃。但是金属涂层与石英光纤材料的热膨胀效率等性能的差异，导致其涂层结合力不强，极易脱落，无法在工程中应用。
中国专利“具有梯度结构涂覆层的耐高温光纤”（申请号：201810044940.9）以磁控溅射为基础手段，在光纤包层外层涂覆Cr、Nb和Ni作为梯度材料，可使该光纤在1000℃下工作，但磁控溅射法要求真空环境，设备昂贵，无法产业化生产。中国专利“一种微型耐高温光纤光栅应用传感器”（申请号：201720648220.4）通过将光纤光栅封装在有耐高温材料聚四氟乙烯的金属管中，以此实现对光纤光栅的保护，该传感器可使用温度可达到150℃。中国专利“一种耐高温型光纤光缆”（申请号：202210221455.0）在光纤外层设置多个绝缘外层，绝缘外层可在降低温度对光纤的伤害，有效降低缓冲内层和光纤本体受到高温软化损坏的可能性。
以上专利通过在高分子涂覆层外层添加耐高温材料来保护其光纤，但高分子涂覆层材料的本质特性决定了其使用温度无法超过500℃。
发明内容
针对现有超弱光纤光栅的金属涂层技术中存在的问题，本实用新型提供一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其梯度材料结构依次为石英、石墨、铬和镍层等耐高温材料，其热膨胀系数逐渐增加，梯度排列以确保在高温下涂层不会开裂失效，可在超高温环境下使用，拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。
本实用新型采取的技术方案为： 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，包括裸光纤、复合材料梯度过渡层、保护层，
所述裸光纤为超弱光纤光栅，包括纤芯和包层；材料为石英；
所述复合材料梯度过渡层为镍-磷-铬-石墨层；
所述保护层为金属镍层。
所述复合材料梯度过渡层为化学镀法制备的镍-磷-铬-石墨层，其厚度为20-80nm。
所述保护层为化学镀镍法制备的金属镍层，其厚度为100-220um。
所述复合材料梯度过渡层为多过渡层单元结构，各过渡层单元中铬和石墨的比例呈梯度排列。
所述复合材料梯度过渡层由内至外包括第一过渡层单元、第二过渡层单元、第三过渡层单元，各过渡层单元中均含有镍-磷-铬-石墨,它们石墨和铬的质量比分别为8:2、6:4、4:6。
具体是：各层中均含有化学镀法制备的镍-磷-铬-石墨，各层中铬和石墨的比例呈梯度排列。在保持镍-磷浓度不变的前提下，将石墨和铬的浓度视为一个整体100%，则第一层过渡层2.1中石墨含量为80%，第二过渡层单元2.2中石墨含量为60%，第三过渡层单元2.3中石墨含量为40%，石墨含量呈现梯度下降；与此相对应的是铬的含量呈梯度上升。
该超弱光纤光栅中，石英层、以及镍-磷-铬-石墨层中的过渡层单元热膨胀系数逐渐增加。石英是光纤纤芯和包层的材料，此处描述的是光纤金属化后的整体结构。
本实用新型一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，技术效果如下：
1）本实用新型一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其梯度材料结构依次为石英、石墨、铬和镍层等耐高温材料，可在超高温下（1000℃）使用，拓宽了超弱光纤光栅的使用领域。
2）本实用新型一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅中，材料石英、石墨、铬和镍层的热膨胀系数逐渐增加，梯度排列以确保在高温下涂层不会开裂失效。
3）本实用新型一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅中，最外层镍层可支持金属焊接，为超弱光纤光栅在实际使用中的焊接固定提供了良好的材料基础。
附图说明
图1为本实用新型超弱光纤光栅结构示意图。
图2为本实用新型超弱光纤光栅的复合材料梯度过渡层结构示意图。
具体实施方式
实施例：
一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，包括裸光纤1、复合材料梯度过渡层2和保护层3。
所述裸光纤1为超弱光纤光栅，包括纤芯和包层，材料为石英。
所述复合材料梯度过渡层2为化学镀法镀得的镍-磷-铬-石墨层。
所述保护层3为金属镍层，金属镍层可支持金属焊接，为超弱光纤光栅在实际使用中的焊接固定提供了良好的材料基础。
本实用新型提出的一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，材料为石英、石墨、铬和镍层等耐高温材料，可在超高温下（1000℃）使用，石英、石墨、铬和镍层的热膨胀系数逐渐增加，梯度排列以确保在高温下涂层不会开裂失效，拓宽了超弱光纤光栅的使用领域。
具体制作方法如下：
对拉丝塔中拉制的石英光纤进行预处理，该石英光纤表面并为涂覆保护层，仅有纤芯和包层。将该石英光纤依次置于丙酮、酒精和去离子水中依次清洗后，置于氯化锡和盐酸混合液中敏化，其中:氯化锡，10g/L;盐酸40mL/L，使其易于与化学镀液结合。再将其置于氯化钯溶液中活化，为化学镀层提供催化中心。
如图2所示，复合材料梯度过渡层2为化学镀法制备。化学镀液的基础配方可为：石墨、硫酸镍、三氯化铬,次磷酸氢钠,氟化钠,柠檬酸,醋酸钠,稳定剂，pH为4-5、温度80℃，化学镀时间可为10min。可通过调整化学镀时间来调整其镀层厚度。调整石墨和三氯化铬的含量来调整梯度层中各材料配比。石墨和铬的质量比可为8:2、6:4和4:6。
保护层3为化学镀镍法制备。化学镀液的基础配方可为：硫酸镍、次磷酸氢钠，丙酸，硼酸，pH为4-5，温度80℃，化学镀时间可为90min。
Claims (4)
1.一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其特征在于：包括裸光纤（1）、复合材料梯度过渡层（2）、保护层（3），
所述裸光纤（1）为超弱光纤光栅，包括纤芯和包层；
所述复合材料梯度过渡层（2）为镍-磷-铬-石墨层；
所述复合材料梯度过渡层（2）由内至外包括第一过渡层单元（2.1）、第二过渡层单元（2.2）、第三过渡层单元（2.3）；
所述保护层（3）为金属镍层。
2.根据权利要求1所述一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其特征在于：镍-磷-铬-石墨层厚度为20-80nm。
3.根据权利要求1所述一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其特征在于：所述保护层（3）为金属镍层。
4.根据权利要求3所述一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅，其特征在于：金属镍层厚度为100-220um。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223064276.5U CN219328918U (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223064276.5U CN219328918U (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219328918U true CN219328918U (zh) | 2023-07-11 |
Family
ID=87066166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202223064276.5U Active CN219328918U (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219328918U (zh) |
-
2022
- 2022-11-18 CN CN202223064276.5U patent/CN219328918U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20150247744A1 (en) | High-temperature-resistant metal-packaged fiber bragg grating sensor and manufacturing method therefor | |
| CN101707077A (zh) | 制造架空输电铝绞线用智能复合芯 | |
| CN113293374A (zh) | 一种用于锆合金包壳管外表面的涂层及制作方法 | |
| CN202522744U (zh) | 耐高温耐高电压光缆 | |
| CN106405758B (zh) | 一种舱外耐辐照光缆及其制作方法 | |
| CN219328918U (zh) | 一种梯度材料金属化的耐高温超弱光纤光栅 | |
| CN111139434A (zh) | 一种锆合金表面用事故容错核燃料包壳涂层 | |
| CN112904475A (zh) | 一种单模传感光纤及其应用 | |
| CN215375845U (zh) | 一种镀金光纤 | |
| CN201909873U (zh) | 一种多芯数层绞式柔软型铠装光缆 | |
| CN106920581A (zh) | 碳纤维绳加强芯铝绞线及其制备方法 | |
| CN212749305U (zh) | 一种光纤 | |
| CN208970540U (zh) | 圆线排列型光伏焊带 | |
| CN210294628U (zh) | 一种耐高温光缆 | |
| CN207937635U (zh) | 一种双涂层耐高温耐腐蚀光纤 | |
| WO2016026110A1 (zh) | 多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤 | |
| CN207009101U (zh) | 一种高抗弯型光纤复合架空地线 | |
| CN113611448B (zh) | 一种耐低温耐腐蚀的线缆 | |
| CN218333241U (zh) | 一种基于光电复合超导带材的凹型骨架超导电缆结构 | |
| CN217767852U (zh) | 一种应力转移钢芯线 | |
| CN217767880U (zh) | 一种低弛度间隙型导线 | |
| Li et al. | Study of temperature sensing performance of bimetallic layer MFBG | |
| CN204558135U (zh) | 风能电缆 | |
| CN220208566U (zh) | 一种耐高温电缆 | |
| CN213424707U (zh) | 一种柔软耐高温传输信号绝缘线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |