新型聚合物传像光纤制作方法探索

探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22mm,单丝直径为3μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10μm的微刻度。探索用直径为0.25mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2mm,7200pixel,单丝直径为20μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。     

CCD非可视区域下空间方位角检测方法

传统单目视觉系统在测量物体空间方位角方面存在一定的局限性,只能检测出视场范围内物体的空间方位角,对于不在CCD视场范围内物体的检测难以实现。为此,提出一种旋转矩阵法来测量非可视区域下物体的空间方位角。旋转矩阵法根据张正友标定法原理,通过对合作目标上的特征点进行识别标定处理,求出合作目标旋转轴空间方位角,间接求出物体在CCD非可视区域下的空间方位角。实验表明,该方法具有一定的可行性和稳定性,采用该方法计算出的物体空间方位角的均方根误差均不高于0.06。     

新型光学聚合物——Topas环烯烃共聚物微结构光纤的设计及特性分析

以新型光学聚合物Topas 环烯烃共聚物（折射率为1.53）为基质,设计了四种微结构聚合物光纤.应用有限元方法对各种光纤在波长0.5—2.0 μm范围内的基模有效折射率、模场面积和数值孔径进行了计算.研究了结构参数对模场分布、单模特性和色散特性的影响.得出了具有极大/小模场面积、无限单模传输和平坦近零色散的光纤结构参数.与石英、聚甲基丙烯酸甲酯基质的微结构光纤相比,该光纤具有更大的数值孔径和较宽的平坦近零色散范围.为光纤的制备提供了理论指导. 关键词： 微结构聚合物光纤 有限元方法 传输特性 Topas 环烯烃共聚物     

微结构聚合物光纤化学修饰的pH值传感探头

为了拓展微结构聚合物光纤(MPOF)在化学传感领域内的应用研究以及对MPOF孔道内壁功能化修饰技术的深入研究, 首先对36孔的MPOF孔道内壁进行酸催化水解处理, 随后采用化学键合的方式将荧光探针曙红通过偶联剂负载于MPOF孔道内壁, 从而制成用于pH值测定的传感探头。该传感探头被修饰后的多个孔道可以容纳微量的待测溶液, 待测物与孔道内壁的荧光探针作用后, 光信号将可以沿光纤传输, 并被检测。整个化学反应的传感过程是在孔道内进行的, 传导的光束能够和敏感材料相重叠, 利于微量分析同时避免了对敏感膜的损坏。实验结果显示pH值在2.0～4.4范围内与荧光强度呈线性关系, 该传感探头的重现性良好, 并且采用此修饰方法制备的MPOF传感探头对于荧光探针的固定性比较好, 无明显泄漏。     

单壁碳纳米管储氢的第一原理分子动力学模拟

本文用第一性原理平面波赝势方法模拟研究了手性单壁碳纳米管与氢分子的相互作用,考察了碳纳米管直径对储氢性能的影响。对单壁碳纳米管储氢的模拟结果表明: (1)物理吸附时,H2可以吸附在空腔内,也可以吸附在管与管之间的空隙中,纳米管内部的氢吸附力均高于管外,而“完好无损”的H2分子不能够穿过管壁而进入管内。(2)化学吸附时,碳纳米管对氢的吸附首先出现在管的边缘附近,碳纳米管局部会发生形变,SWCNTs的张力会随C-H键的增加而增大,系统不稳定。（3）随着直径的增加,纳米管内、外的氢吸附力差异减小。     

稀土离子（Sm3+）有机配合物的合成及光谱性能的研究

本文合成了稀土离子（Sm3+）的三种β二酮类二元有机配合物Sm(HFA)3，Sm(TTA)3和Sm(DBM)3.对配体HFA，HTTA和DBM及配合物Sm(HFA)3，Sm(TTA)3和Sm(DBM)3的吸收光谱和荧光光谱进行了测试与分析.发现Sm(HFA)3和Sm(TTA)3在645 nm处（对应Sm3+的4G5/2→6H9/2跃迁）有很强的荧光峰，可以观察到明显的红色荧光.并且分析了配合物和配体的能级结构、配体的取代基、配体结构对称性以及C-H键含量对配合物光谱性能的影响，证明了HTTA是Sm3+发红色荧光的优良配体.     

四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤的制造与光学特性

用聚苯乙烯光纤填充625孔聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤预制棒中的空气孔制备了新型微结构光纤预制棒.拉伸后得到了四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构聚合物光纤.该光纤的纵方向可以作为传递图像介质,而纵截面上折射率的周期性结构可以作为透射光栅使用,该光栅产生的moiré条纹可以用于测量小角度移动.     

聚{吡咯-2,5-二[(对二甲氨基)苯甲烯]}的电化学和原位拉曼光谱

采用电化学循环伏安法（CV）和原位拉曼光谱（in situ Raman）对窄能隙共轭高分子聚{吡咯 2,5 二[(对二甲氨基)苯甲烯]}（PPDMABE）的电化学行为进行了研究.结果表明,在不同pH值NaNO3溶液中, PPDMABE的电化学氧化还原过程中存在吡咯环的氧化态结构与芳式和醌式结构之间的转变.聚合物在氧化态时吡咯环主要以氧化态存在,而还原态以芳式和醌式结构吡咯环为主.PPDMABE在酸性和中性介质中氧化态吡咯环以质子化的状态存在,而在碱性溶液中氧化态吡咯环既有质子化态,又有去质子化态的.在酸性条件下,PPDMABE较易发生氧化还原反应,而在碱性条件还原反应则较难发生.     

环烯烃共聚物空芯微结构太赫兹光纤的设计与制造

以环烯烃共聚物（cyclic-olefin copolymer,COC）材料为基质,设计、制造了一种空芯多孔包层太赫兹（THz）纤维。利用comsol 软件模拟了芯径为6 mm 的光纤在0.2~1.5 THz 波段的损耗特性,结果表明:在0.85~1.5 THz 波段存在多个低损耗频带,而且在0.85~1.1 THz 波段有低于3 dB/m 的三个窗口;特别是在0.99 THz,损耗达到0.208 dB/m。芯径为3 mm、4.8 mm 和6 mm 的光纤在0.8~1.5 THz 波段的损耗特性对比分析表明:该COC 微结构多孔包层空芯纤维的损耗随着光纤外径的增加而减小。把设计的太赫兹纤维外径放大7 倍达到7 cm,据此设计制造了光纤预制棒成型专用模具。借助热挤出成型方法得到了结构完整、孔洞表面光滑,长度为22 cm 的空芯多孔包层预制棒。利用该实验室独有的微结构光纤拉丝塔,成功获得了微结构保持完好的光纤样品。损耗分析结果表明:6 mm 芯径的光纤样品在1.27 THz 的平均损耗为2.175 dB/m,与该频率的理论损耗（1.95 dB/m）接近。     

有机气凝胶的超声法制备

 在间苯二酚类有机气凝胶的制备工艺中引入超声波技术,缩短了有机气凝胶制备周期。实验发现：反应物质量分数为10%的溶液在超声作用下的凝胶时间减少8%～17%,超声波能有效抑制凝胶过程中的氧化作用。在反应初始阶段,通过激光粒度仪测量稀溶液反应,发现超声波作用下的凝胶核生长速度是普通加热的凝胶核生长速度的87倍左右。微量水分测定仪的数据表明,低强度超声波可以上万倍地加快凝胶样品的溶剂交换速率。