暨南大学Jiajia Luo等--石墨烯-PDMS杂化外涂层增强的纤维等离子体温度传感器具有高灵敏度和快速响应

通过涂覆石墨烯和聚二甲基硅氧烷（PDMS）到光纤等离子体界面上,开发了一种高灵敏度，快响应速度的光纤等离子体温度传感器。该传感器由侧面抛光纤维，金层，石墨烯层和PDMS层四部分组成，依次分别用于光激发和读出，激发表面等离振子共振（SPR），增强SPR效应和加速传感响应，充当热-光响应材料。发现，随着石墨烯层数增加（4层以内），其折射率（RI）的灵敏度增加，但进一步增加石墨烯层数，其灵敏度反而降低。引入PDMS外涂层后，四层石墨烯可以提高RI传感器的灵敏度（33％），温度灵敏度提高了21.9％。此外，引入石墨烯层后，缩短了温度传感器的响应时间，从65至6 s（达一个数量级以上）。可以相信，该多层石墨烯/PDMS结构可以进一步开发用于优化其他温度传感器的灵敏度和响应时间。

Figure1. GP-SPR光纤传感器的制造过程，包括抛光纤维包层，沉积Cr和金膜，石墨烯转移和涂覆PDMS层。

Figure 2.（a）SPF的平坦区域（FR）和（b）过渡区域（TR）的SEM图。（c）SPF横截面的光学图。（d）SPF残留物沿抛光区域的厚度情况。（e）单层石墨烯的拉曼光谱。（f）五层石墨烯的透射光谱。

Figure 3. 温度传感器表征系统的示意图。 插图是放大的GP-SPR温度传感器。

Figure 4.从 0至5层石墨烯时，传感器对RI液体在1.331处的透射光谱。（b）传感器的RI灵敏度与石墨烯层数的关系。（c）0-4层石墨烯时，RI灵敏度的线性拟合。

该研究工作由暨南大学Jiajia Luo等人于2020年发表在J. Mater. Chem. C期刊上。原文：Graphene-PDMS hybrid overcoating enhanced fiber plasmonic temperature sensor with high sensitivity and fast response。