一旦涂层材料的温度超过其玻璃化转变温度(Tg),其力学性能会发生哪些剧烈变化?
当涂层材料的温度超过其玻璃化转变温度 (Tg) 时,其机械性能会发生显著变化。低于 Tg 时,材料处于玻璃态,具有坚硬、刚性和脆性的特点。高于 Tg 时,它会转变为更具橡胶弹性或粘性的状态。
剧烈变化包括:
- **刚度和模量降低:**材料变得更软、更不坚硬。其杨氏模量显著降低。
- **柔韧性和延展性增加:**材料变得更具可塑性,能够在断裂前发生变形。
- **粘弹性增加:**材料表现出更明显的随时间变化的变形,这意味着在恒定载荷下(蠕变)它会随时间变形,并且在载荷移除后不会立即完全恢复其原始形状。
- **尺寸稳定性下降:**材料的尺寸稳定性可能变差,更容易在应力下流动或发生永久变形,尤其是在高于 Tg 的较高温度下。
对于光纤传感器,特别是光纤布拉格光栅 (FBG) 应变传感器,在涂层 Tg 以上工作可能会导致以下问题:
- **应变测量中的蠕变:**涂层在持续应变下会发生蠕变,导致测量应变发生漂移或不准确。
- **传感器性能下降:**如果涂层未能保护裸纤或充分传递应变,传感器的结构完整性可能会受到损害。
为应对高温应用,OFSCN® 采用专为扩展温度范围设计的特种光纤涂层。例如:
- 标准聚丙烯酸酯涂层,通常用于 OFSCN® G.652D 光纤 和 OFSCN® G.657 光纤,适用于高达约 100°C 的温度。
- 对于更高的温度,聚酰亚胺涂层,如 OFSCN® 300 SM 聚酰亚胺光纤 或 OFSCN® 200 聚酰亚胺光纤 中所使用的,可以将工作范围扩展到 200°C 或 300°C,甚至通过特殊工艺处理的裸 FBG 可高达 800°C。
- 对于极端温度环境,金涂层光纤,如 OFSCN® 金涂层光纤,可承受高达 700°C 的温度。
下图展示了光纤:
您可以访问我们的网站,了解不同光纤类型及其规格的更多详细信息。
