[发明专利]一种锥形微纳光纤制备装置及制备方法

摘要

本发明涉及一种微纳光纤的制造调控技术领域，本发明的装置包括光纤夹具、料管、定位板、气动装置、环形电极、电极板和高压电源，通过设置环形电极，环形电极和电极板均与高压电源电性连接，管口接地，管口与电极板之间形成强电场，该强电场用于拉伸悬挂在棒形光纤末端的光纤原料液滴，光纤原料在电场力的作用下在棒形光纤末端形成腰部直径为微纳级别、带有腰椎的微纳光纤。本发明的方法引入多层电极控制技术，可以消除拉锥过程中锥体的不稳定运动，通过调节施加在环形电极上的电压值大小来控制拉伸速度，可以对锥形光纤各个截面尺寸进行精确的控制，以获取所需要锥形光纤的结构尺寸。

主权项

一种锥形微纳光纤制备方法，使用一种锥形微纳光纤制备装置，该装置包括光纤夹具、料管、定位板、气动装置、环形电极、电极板和高压电源，光纤夹具设置于料管上方，棒形光纤设置于料管内，所述棒形光纤顶端伸出料管顶部，所述棒形光纤顶端通过光纤夹具夹持固定，定位板嵌设于料管内壁，所述定位板中心开设有供棒形光纤通过的通孔，所述棒形光纤穿过该通孔并与定位板固定连接，所述料管底部连接有管口，所述棒形光纤底端伸出管口，所述料管位于定位板的上方开设有气孔，所述气动装置通过气孔与料管相连通，所述定位板上分布有多个流体通孔，所述环形电极设置在管口下方，所述电极板设置在环形电极下方，所述环形电极和电极板均与高压电源电性连接，所述管口接地，所述管口与电极板之间形成强电场，该强电场用于拉伸悬挂在棒形光纤末端的光纤原料液滴，光纤原料在电场力的作用下在棒形光纤末端形成腰部直径为微纳级别、带有腰椎的微纳光纤，其腰椎部分就是锥形微纳光纤，包括以下步骤：步骤1：将光纤原料灌入料管内，盖好料管端盖，保证料管内部的气密性；步骤2：开启气动装置，并控制气动装置的气压值范围为0.1～1MPa，在背气压的推动作用下，光纤原料向料管管口供应，料管管口处的棒形光纤末端出现悬挂液滴；步骤3：开启高压电源，控制高压电源对电极板的电压输出值为1kV～60kV，控制高压电源从下至上对各层环形电极的输出电压值为1kV～50kV，此时棒形光纤末端的液滴在静电场作用下被拉伸成腰部直径为微纳级别、带有腰椎的微纳光纤，其腰椎部分就是锥形微纳光纤，并控制高压电源从下至上对各层环形电极的输出电压逐渐递减,且最底层环形电极的电势低于电极 板的电势，从而得到从电极板到各层环形电极再到管口的电势逐渐下降的顺势电场，引入多层电极控制技术，可以消除拉锥过程中锥体的不稳定运动，通过调节施加在环形电极上的电压值大小来控制拉伸速度，可以对锥形光纤各个截面尺寸进行精确的控制，以获取所需要锥形光纤的结构尺寸；步骤4：将制备好的微纳光纤从装置中取出，使用光纤切割刀按照需要选择性地将部分的棒状光纤、微纳光纤切除，余下即是锥形微纳光纤。