一种导电光纤的金属镀膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种导电光纤金属镀膜装置，属医用光学领域。
【背景技术】
[0002]在神经科学的基础研宄和临床应用中，人们已经开始使用激光，触发神经产生神经冲动。与传统的电流触发相比，激光具有良好的方向性，能提供优异的空间选择性。
[0003]目前神经科学研宄和临床上主要使用高导电性的金属电极，例如铂(白金)电极。这种电极虽然具有优良的导电性，但是无法导光。要想获得良好的导光性能，一般需要使用光纤。而光纤是由玻璃制成的用于光传导的纤维，被广泛应用于通讯、医学、传感测量等领域。其结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维，自内向外一般分为:纤芯一包层一涂覆层一护套。但是普通的光纤不导电。
[0004]在光纤外皮层镀上一层导电介质，比如金属薄膜，则可以使光纤具有普通电极一样的导电性能。目前，现有技术中，一般采用溅射镀膜法、物理气象沉积法、化学电镀法、静电纺丝法镀膜法等在光纤表面镀一层金属或介电薄膜，获得导电性。虽然这些方法可以制备导电性能良好的光纤，但是工艺复杂，生产环节较多，对实验设备的要求较高，而且其中的部分方法比如化学电镀法等还会产生较多的化学废液。
[0005]虽然静电纺丝法镀膜在制备纳米纤维方面是一个比较成熟的工艺，但用于光纤表面镀膜时，需要保持光纤不断旋转才能完成对光纤外皮层的均匀涂覆。该方法使用的这种机械装置只适合短光纤的旋转，在短光纤表面上镀膜一般比较好，但不能在较长的光纤表面镀膜。由于导电光纤的应用与单纯的通讯光纤不同，需要将光纤进行较大的弯曲使用，如在人工光学、耳蜗的研宄中，受耳蜗微小结构的限制，光纤在耳蜗内弯曲的曲率会比较大，使用该方法制备的导电光纤会存在显著的光侧漏，损耗较大，影响通光性能。
【发明内容】
[0006]因此，人们对能够对多种长度和多种规格光纤镀膜的设备存在极大的需求，至今为止，还没有发现关于本发明的有关报道。
[0007]本实用新型的目的就是提供一种导电光纤的金属镀膜装置，以解决现有技术的工艺复杂，生产环节多，不能涂镀较长光纤的缺陷。
[0008]本实用新型的方案是由底架、机架、镀膜箱、预热烘箱、固化烘箱及电机组成，其结构特点是在底架的上端设有机架，机架的上端设有镀膜箱，镀膜箱的左上端设有进料斗，镀膜箱的上中部设有校位栓，校位栓内设有校位孔，镀膜箱的底端设有镀膜栓，镀膜栓内设有镀膜孔，镀膜箱的下端设有上导管，上导管的右上侧设有氮气进气口，上导管的下端设有预热烘箱，上导管的上中部设有镀膜出纤孔，预热烘箱的上下中心部设有预热出纤孔，预热出纤孔及上导管的出纤孔的直径设为0.5-1厘米，预热烘箱的下端设有下导管，下导管的下端设有固化烘箱，固化烘箱的上下中心部设有固化烘箱出纤孔，固化烘箱出纤孔直径设为0.5-1厘米，机架的底侧设有电机，电机的前端设有绕线轮，绕线轮上绕有镀膜的光纤，校位栓的外侧设有外螺纹，校位栓由螺纹连接在镀膜箱的上中部，镀膜栓的外侧设有外螺纹，镀膜栓由螺纹连接安装在镀膜箱的底中部，导电光纤纤芯的外侧设有包裹层，包裹层的外侧镀有金属镀膜层。镀膜时，由氮气进气口充入的清洁氮气进入上导管、预热烘箱、下导管及固化烘箱起到保护和防止氧化的作用，充入的氮气经固化烘箱下端的出纤孔排出。
[0009]本实用新型结构简单，设计合理，利用纳米金属的低温烧结作用，在光纤表面制备导电薄膜，能适应多种型号的光纤和多种以树脂为溶剂的纳米金属镀膜，特别适合制备长度较长的既能导电又能导光的光纤，在弯曲较大的情况下，也能有效降低光纤侧漏，提高通光性能，可被广泛应用到神经医学等领域。
[0010]本实用新型利用纳米金属粒子、纳米银、纳米金或者纳米铜的烧结技术在光纤外皮包层制备均匀厚度的金属镀膜，并在金属镀膜表面涂覆一层柔软而富有弹性的医用硅胶，获得生物兼容性的导电-导光生物电极。制备该电极需要下述四个步骤。
[0011]制备步骤如下
[0012](I)光纤表层处理
[0013]使用光纤钳机械去除原光纤的护套和涂覆层，然后将光纤浸在30-40%的NaOH溶液中除油10-15分钟，再用去离子水洗涤光纤后，将光纤在温控干燥箱中80-90°C干燥。最后使用浓度为1%的氨基硅烷KH-550溶液浸泡光纤30分钟，在恒温箱中干燥处理后备用。
[0014](2)在光纤表面涂覆含纳米金属树脂
[0015]将含有纳米金属粒子的树脂，粘度为10-20cps置入本实用新型的光纤金属镀膜装置，然后将步骤(I)中获得的硅烷化的光纤自上而下通过该装置下方的微米量级的出纤孔(可根据光纤直径和金属镀膜的厚度预先设定孔径大小)，将纳米金属粘附在光纤包层表面。
[0016](3)温控炉预热固化烧结
[0017]在光纤金属镀膜装置下方用一个含氮温预热烘箱对涂覆层进行预热固化处理(温度设定在70-90°C左右)，然后在第二个含氮固化烘箱中130-160°C的温度下，对涂覆纳米的光纤进行20-30分钟的烧结。通过烧结分解气化溶剂树脂，并将纳米金属粒子团聚在光纤包层表面形成均匀的金属镀膜。
[0018](4)硅胶对导电光纤的保护处理
[0019]对耳蜗电极所需要的金属镀膜光纤进行导电和通光性能测试，然后将该光纤置入装有硅胶混合液的模具中，在烤箱中60-120°C的温度下进行数20-30分钟固化，在光纤表面涂覆一层硅胶，从而获得单根导电-导光生物电极。
[0020]下面结合附图作进一步详细说明。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型结构示意图；
[0022]图2为校位栓示意图；
[0023]图3为镀膜栓结构示意图；
[0024]图4为导电导光光纤横截面不意图。
【具体实施方式】
[0025]图1-3中示出的底架I的上端设有机架12，机架的上端设有镀膜箱9，镀膜箱的左上端设有进料斗6，镀膜箱的上中部设有校位栓8，校位栓内设有校位孔，镀膜箱的底端设有镀膜栓10，镀膜栓内设有镀膜孔，镀膜箱的下端设有上导管5，上导管的右上侧设有氮气进气口 11，上导管的下端设有预热烘箱4，上导管的上中部设有镀膜出纤孔，预热烘箱的上下中心部设有预热出纤孔，预热出纤孔及上导管出纤孔的直径设为0.5-1厘米，预热烘箱的下端设有下导管3，下导管的下端设有固化烘箱2，固化烘箱的上下中心部设有固化烘箱出纤孔，固化烘箱出纤孔直径设为0.5-1厘米，机架的底侧设有电机13，电机的前端设有绕线轮14，绕线轮上绕有镀膜的导电光纤7。
[0026]图2中示出的校位栓8的外侧设有外螺纹15，校位栓由螺纹连接在镀膜箱的上中部，校位孔的直径可根据光纤的直径和镀膜的厚度设定。
[0027]图3中示出的镀膜栓10的外侧设有外螺纹16，镀膜栓由螺纹连接安装在镀膜箱的底中部，镀膜孔的直径可根据光纤的直径和镀膜的厚度设定。
[0028]图4中示出的导电光纤纤芯18的外侧设有包裹层17，包裹层的外侧镀有金属镀膜层19。
[0029]工作时，将含有纳米金属的树脂由进料斗注入镀膜箱内，将含有包裹层的光纤由镀膜箱进入镀膜孔涂敷一层含有纳米金属的树脂，经预热烘箱80°C预热处理5分钟后进入固化烘箱，经150°C烧结30分钟后，由电机绕线轮收存，完成光纤的金属镀膜，然后再进入下道工序，在光纤表面涂覆一层硅胶，对导电光纤进行保护处理。
【主权项】
1.一种导电光纤的金属镀膜装置，由底架、机架、镀膜箱、预热烘箱、固化烘箱及电机组成，其特征在于:所述底架(I)的上端设有机架(12)，机架的上端设有镀膜箱(9)，镀膜箱的左上端设有进料斗(6)，镀膜箱的上中部设有校位栓(8)，校位栓内设有校位孔，镀膜箱的底端设有镀膜栓(10)，镀膜栓内设有镀膜孔，镀膜箱的下端设有上导管(5)，上导管的右上侧设有氮气进气口(11)，上导管的下端设有预热烘箱(4)，上导管的上中部设有镀膜出纤孔，预热烘箱的上下中心部设有预热出纤孔，预热出纤孔及上导管出纤孔的直径设为0.5-1厘米，预热烘箱的下端设有下导管(3)，下导管的下端设有固化烘箱(2)，固化烘箱的上下中心部设有固化烘箱出纤孔，固化烘箱出纤孔直径设为0.5-1厘米，机架的底侧设有电机(13)，电机的前端设有绕线轮(14)。
2.根据权利要求1所述的导电光纤的金属镀膜装置，其特征在于:所述校位栓(8)的外侧设有外螺纹(15)，校位栓由螺纹连接在镀膜箱的上中部，校位孔的直径根据光纤的直径和镀膜的厚度设定。
3.根据权利要求1所述的导电光纤的金属镀膜装置，其特征在于:所述镀膜栓(10)的外侧设有外螺纹(16)，镀膜栓由螺纹连接安装在镀膜箱的底中部，镀膜孔的直径根据光纤的直径和镀膜的厚度设定。
4.根据权利要求1所述的导电光纤的金属镀膜装置，其特征在于:所述导电光纤纤芯(18)的外侧设有包裹层(17)，包裹层的外侧镀有金属镀膜层(19)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种导电光纤的金属镀膜装置，它是在底架的上端设有机架，机架的上端设有镀膜箱，镀膜箱的左上端设有进料斗，镀膜箱的上中部设有校位栓，校位栓内设有校位孔，镀膜箱的底端设有镀膜栓，镀膜栓内设有镀膜孔，镀膜箱的下端设有上导管，上导管的右上侧设有氮气进气口，上导管的下端设有预热烘箱，上导管的上中部设有镀膜出纤孔，预热烘箱的上下中心部设有预热出纤孔，预热烘箱的下端设有下导管，下导管的下端设有固化烘箱，固化烘箱的上下中心部设有固化烘箱出纤孔，机架的底侧设有电机，电机的前端设有绕线轮。
【IPC分类】B05D3-02, B05C1-04, B05D3-00
【公开号】CN204396271
【申请号】CN201420849570
【发明人】张开银, 马越, 李世刚, 侯雪松, 王秋玲, 武山, 赵书涛, 黄银生, 吴言宁, 刘广东
【申请人】阜阳师范学院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月29日