真空烘箱在此过程中的主要功能是为光纤和湿度传感材料之间创造一个洁净、均匀的界面。通过在真空下将硅烷处理过的区域加热到90°C，可以确保化学键合层足够坚固，能够承受后续的制造应力。
真空环境的作用不仅仅是简单地干燥光纤；它能促进形成一个严格均匀且牢固粘附的化学键合层。这一层是结构基础，可以防止在浆料固化产生的机械应力过程中水凝胶膜脱落。
真空干燥在FBG制造中的作用
优化化学键合
硅烷偶联剂的应用是一种表面处理，旨在充当玻璃纤维和传感材料之间的“桥梁”。
然而，仅涂覆该试剂是不够的；它必须得到有效固化。
在真空烘箱中将光纤光栅区域加热到90°C，有助于必要的化学反应，将该试剂永久固定在光纤表面。
确保均匀性
在标准大气条件下，表面处理可能会干燥不均匀或截留微小的气泡。
真空环境消除了这些不一致性，确保偶联剂在光纤光栅区域形成完全均匀的层。
这种均匀性对于传感器的稳定性至关重要，确保湿度敏感材料在整个活性区域内都能产生可预测的响应。
防止机械故障
抵消固化应力
传感器物理完整性最关键的阶段发生在后续过程中：浆料的固化。
这种固化会产生复杂的机械条件，对光纤表面施加应力和张力。
如果键合层薄弱或不均匀，这些力会导致传感膜剥落或脱落。
增强水凝胶-光纤界面
真空干燥步骤直接增强了湿度敏感水凝胶膜与光纤基底之间的粘合强度。
通过在分子水平上最大化粘附力，真空工艺有效地将水凝胶“锁定”在光纤上。
这可以防止分层，确保即使在水凝胶固化后，传感器也能保持完整和功能正常。
理解工艺偏差的风险
跳过真空处理的代价
如果跳过这种特定的干燥方法或在常压下进行，键合强度会显著受损。
薄弱的键合会导致制造过程中立即发生故障，特别是在浆料固化阶段。
检测脱落
因干燥不足导致的故障通常表现为传感层完全脱落。
这将导致光纤布拉格光栅（FBG）湿度传感器无法将外部湿度应变传递到光纤，从而导致灵敏度为零。
确保传感器耐用性
为了最大化您的FBG湿度传感器的可靠性，请在干燥过程中考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是耐用性：确保真空循环达到完整的90°C，以保证化学键合足够牢固，能够抵抗固化应力。
- 如果您的主要关注点是一致性：优先考虑真空环境，以消除气泡，并确保硅烷层在光栅上完全均匀。
真空烘箱将临时表面处理转化为永久结构界面，确保了传感器的长期可用性。
总结表：
| 工艺特点 | 对FBG湿度传感器的益处 |
|---|---|
| 90°C真空环境 | 促进硅烷试剂的永久化学锚定 |
| 均匀性控制 | 消除气泡，实现一致的传感界面 |
| 粘合强度 | 防止水凝胶膜在浆料固化过程中分层 |
| 机械完整性 | 确保精确的应变传递以获得高灵敏度 |
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参考文献
- Ruoxu Zhao, Nianbing Zhong. In situ continuous decoding of temperature humidity and micro strain during sandstone fracture hole restoration. DOI: 10.1038/s40494-025-01722-x
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
