通過涂覆石墨烯和聚二甲基硅氧烷(PDMS)到光纖等離子體界面上,開發了一種高靈敏度,快響應速度的光纖等離子體溫度傳感器。該傳感器由側面拋光纖維,金層,石墨烯層和PDMS層四部分組成,依次分別用于光激發和讀出,激發表面等離振子共振(SPR),增強SPR效應和加速傳感響應,充當熱-光響應材料。發現,隨著石墨烯層數增加(4層以內),其折射率(RI)的靈敏度增加,但進一步增加石墨烯層數,其靈敏度反而降低。引入PDMS外涂層后,四層石墨烯可以提高RI傳感器的靈敏度(33%),溫度靈敏度提高了21.9%。此外,引入石墨烯層后,縮短了溫度傳感器的響應時間,從65至6 s(達一個數量級以上)。可以相信,該多層石墨烯/PDMS結構可以進一步開發用于優化其他溫度傳感器的靈敏度和響應時間。
Figure1. GP-SPR光纖傳感器的制造過程,包括拋光纖維包層,沉積Cr和金膜,石墨烯轉移和涂覆PDMS層。
Figure 2.(a)SPF的平坦區域(FR)和(b)過渡區域(TR)的SEM圖。(c)SPF橫截面的光學圖。(d)SPF殘留物沿拋光區域的厚度情況。(e)單層石墨烯的拉曼光譜。(f)五層石墨烯的透射光譜。
Figure 3. 溫度傳感器表征系統的示意圖。 插圖是放大的GP-SPR溫度傳感器。
Figure 4.從 0至5層石墨烯時,傳感器對RI液體在1.331處的透射光譜。(b)傳感器的RI靈敏度與石墨烯層數的關系。(c)0-4層石墨烯時,RI靈敏度的線性擬合。
該研究工作由暨南大學Jiajia Luo等人于2020年發表在J. Mater. Chem. C期刊上。原文:Graphene-PDMS hybrid overcoating enhanced fiber plasmonic temperature sensor with high sensitivity and fast response。