基于微纳泡沫金属材料的D-半乳糖传感器研究

研究了一种基于微纳泡沫镍材料的D-半乳糖定量传感器,采用泡沫镍材料作为工作电极,Pt作对电极,Ag/AgCl（饱和KCl溶液）电极作为参比电极构建三电极检测体系,采用循环伏安法（CV）和电流-时间曲线法（i-t）检测具有浓度梯度的D-半乳糖溶液。CV扫描结果表明了D-半乳糖在泡沫镍材料上发生氧化-还原反应,i-t检测结果表明在线性范围0.25 mmol/L~5.00 mmol/L内该传感器检测D-半乳糖的灵敏度为6.73×10-2 mA/（cm2·（mmol/L））,检测限为17.7μmol/L（S/N=3）。结果证明所构建的检测方法不但可以实现D-半乳糖的定量分析,并且具有较好的灵敏度和较低的检测限。对比实验结果表明该传感器具有响应速度快、成本低廉等优势,有望在糖类物质快速定量检测领域得到应用。     

一种基于泡沫铜材料的无酶果糖传感器研究

本文尝试了一种基于泡沫铜材料的无酶果糖传感器。以泡沫铜材料作为工作电极,Pt片作为对电极,在0.1 mol/L的NaOH溶液中以循环伏安法( CV)和电流-时间曲线法( i-t)探索了一种无酶果糖的定量检测方法。 CV扫描结果证明果糖在泡沫铜电极表面易被氧化。 i-t检测结果表明在线性范围0.18 mol/L~3.47 mol/L内泡沫铜电极检测果糖的灵敏度3.1930 mA/( cm2·mmol/L),其检测限为13.8μmol/L。对比实验表明,泡沫铜电极对果糖具有较好的选择性。该传感器具有响应速度快、成本低等优势,有望于糖类检测中得到应用。     

基于三维多孔泡沫镍材料的乳糖传感器研究

提出了一种基于三维多孔泡沫镍的乳糖传感器,采用泡沫镍材料作为工作电极,铂电极作为对电极,在0.1 M的NaOH碱性环境中以循环伏安法(CV)和电流-时间曲线法(i-t)建立了乳糖定量检测方法,循环伏安扫描结果证明乳糖可以被泡沫镍氧化,电流-时间检测结果表明乳糖在0.2 mmol/L~3.5 mmol/L的线性浓度范围内,泡沫镍检测乳糖的灵敏度为9.433 1 mA/(cm2·mmol/L),检测限为6.8μmol/L.本文所研究的乳糖传感器具有响应速度快、成本低、高灵敏度、低检测限等优势,具有较好的实际应用价值.     

一种基于金属薄膜柔性电极的海藻糖定量检测方法研究

本文采用柔性金属薄膜作为工作电极,Ag/AgCl(饱和KCl)电极作为参比电极,铂片电极作为对电极,采用伏安循环法(CV)和电流－时间法(i-t)检测了不同浓度海藻糖的电化学响应,并通过对数据的具体计算分析进行定量检测。结果证明,所建立的检测方法灵敏度达0.1917mA·cm-2·mmol·L-1 ,检测限达2.8244×10-4mmol·L-1(S/N=3)。本传感器具有特异性好、灵敏度高、检测限低、响应速度快、检测方便等优点,柔性金属材料的使用为结构紧凑、可穿戴式微型电化学检测装备研发提供了一种新的思路。     

基于多电极的混合溶液中糖组分检测系统设计及应用研究

糖类是人体必需的能量物质,但过量摄入糖也容易导致多种疾病.所以许多研究人员对某一种糖的定量检测探究了多种不同的方法.然而在自然状态下,糖类并不是单一存在的.本文提出了一种可以在混合糖类溶液中测定各糖类浓度的电化学传感器.本文采用传统的三电极体系,采用Ag/AgCl(饱和KCl)电极作为参比电极,铂片电极作为对电极,工作电极分别采用泡沫镍电极、铜膜电极和铜片电极三种电极.采用伏安循环法(CV)和电流时间法(i-t)检测了混合溶液的电化学响应,混合溶液含不同浓度和比例的葡萄糖、果糖和蔗糖,并采用梯度提升树(GBDT)通过对检测数据进行分析和建模来实现定量检测.结果证明本传感器具有较好的检测效果,检测范围为0.25 mmol/mL～4.76 mmol/mL,平均误差为4.49％.本方法具有响应速度快、检测方便、灵敏度高等优点.为混合溶液中糖类含量的检测提供了一种新的思路.     

基于聚吡咯纳米阵列的葡萄糖传感器研究

该文以聚碳酸酯为模板,运用电化学聚合法制备了聚吡咯纳米阵列电极,以戊二醛作为交联剂实现了葡萄糖氧化酶在聚吡咯纳米阵列上的稳定固载.通过循环伏安(CV)以及i-t曲线实验研究了基于聚吡咯纳米阵列修饰葡萄糖传感器的电化学性能.实验结果表明,该修饰电极对葡萄糖具有良好的电化学响应,其线性范围为5.0×10-6 mol/L～6.0×10-3 mol/L,检测限为1.0×10-7 mol/L.该传感器具有检测限低、响应速度快、稳定性好等特点,应用于人体血液样品的检测取得了满意的结果.     

基于微纳传感器的有毒有害气体检测方法研究

提出了一种基于微纳电离型传感器的苯类毒害气体检测方法,构建基于微电离型微纳气体传感器构成的毒害气体检测系统,在室温常压、相对湿度75%的实验条件下分别检测0.01mg/m^3～0.3mg/m^3等8个浓度梯度的苯和甲苯气体,采用双层叠加非线性信号分析检测数据,依据信噪比特征值实现气体浓度的区分,以特征值对应的参量作为气体种类的判断。检测过程中,传感器工作在可逆电离平衡状态,并且具有无毒害、重复性好、无需预热等优点,在有毒有害气体检测领域具有广阔前景。     

双电极对插入式电磁流量计流量测量模型及实验研究

针对插入式电磁流量计安装角度引起的测量误差问题,提出了一种新的同一平面内双电极对布置模式的电磁流量计,建立了新的流量测量模型,在300mm大口径水流量标准装置上对所研制的双电极对插入式电磁流量计进行了特征系数标定和流量测量实验,同时进行了双电极对和单电极对电磁流量计测量误差对比实验。结果表明:双电极对流量计的测量示值误差不大于±1%,测量重复性不大于0.3%。相同安装角度条件下单电极对流量计的测量示值误差和重复性显著高于双电极对流量计的示值误差和重复性,通过理论分析、实验验证及比对测试可以看出,所开发的流量计及测量模型具有较好的理论及实用价值,能够减弱流量计安装角度影响,提升流量计测量的准确性。     

浮选泡沫图像等效尺寸分布特征提取

利用图像分割方法提取浮选泡沫图像的尺寸分布特征易受光照影响, 鲁棒性不强, 而利用小波纹理分析方法提取泡沫图像纹理特征则具有多尺度统计特性, 对光照鲁棒性较强, 但没有形态学意义. 针对这一问题, 提出一种浮选泡沫图像等效尺寸分布特征提取方法, 提取一种新的浮选泡沫图像特征—–等效尺寸分布特征, 并将其应用于铜浮选泡沫图像分类识别. 实验结果表明, 所提取的等效尺寸分布特征可以有效区分3 种不同浮选工况所对应的泡沫图像.     

中国微米纳米-微纳结构对电容式柔性压力传感器性能影响的研究

设计制备出三明治结构的电容式柔性压力传感器,并对其性能进行研究.该传感器以银纳米线为电极材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性衬底,同时采用毛面玻璃和光面玻璃分别作为柔性衬底的制备模板,制备出微纳结构和平面结构的PDMS薄膜.然后采用喷涂法制备AgNWs/PDMS复合电极,以另外一层PDMS为介电层,将两电极面对面封装,得到电容式柔性压力传感器,最后系统研究了传感器的电极微纳结构对器件性能的影响.本文研究表明,具有微纳结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为1.0 kPa-1,而平面结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为0.6 kPa-1,由此可知具有微纳结构的柔性衬底能够显著提高器件的灵敏度.     

三维泡沫石墨烯在抗坏血酸的干扰下检测尿酸

该文采用化学气相沉积法在泡沫镍上生长石墨烯,通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱对生成产物的形貌和结构分别进行了表征。结果表明：所制得的石墨烯为具有三维网状结构且层数较少的石墨烯。将三维泡沫石墨烯转移到ITO玻璃上制成生物传感器的工作电极,利用电化学工作站对尿酸和抗坏血酸进行检测．电化学测试结果表明：三维泡沫石墨烯修饰电极在抗坏血酸的干扰下可以准确的检测尿酸,其灵敏度为0．274μA／（μmol／L）,线性范围为10-100μmol／L。     

一种新型的平面叉指电极传感器的设计与实现

随着我国水质标准的日趋严格,无机盐类尤其是硝酸盐作为水体污染的重要标志,越来越被研究学者关注。本文提出了一种用于无机物离子检测的新型单片式平面叉指电极传感器,基于交流阻抗技术和电极动力学分析了电极/溶液体系,量化了电极与溶液界面上的双电层效应和传质过程,并建立等效电路模型,深入探讨了在不同频率段下电极/溶液体系的阻抗特性和相位特性。根据不同浓度的无机盐溶液和不同种类的无机盐溶液的实验结果表明,平面叉指电极传感器具有较好的鉴别能力。     

ICP-AES法测定泡沫镍中的硅、钴、铜、镉、铬含量

正泡沫镍作为一种金属多孔体材料,其最大特点是孔隙率高达98%,且具有三维网状结构,突破了以往各种金属多孔材料存在孔率与孔径相关的上限,再加上金属镍本身的一些特殊性能,其适用领域相当广泛。在电池行业中,镍镉电池、镍氢电池、可充碱锰电池一致趋向于用泡沫镍来做正负极板以提高其容量,这是电池行业的一个突破;电解水、电解盐工业可利用泡沫镍的高比表面积,用它作为极板等。泡沫镍在生产过程中可能由于原料、生产工艺等原因带人铜、钴等杂质元素,如果这些杂质元素含量过高会影响泡沫     

湿度对微型加速度计粘连失效的影响

粘连是微/纳器件的一种典型失效模式,由于湿度引起的粘连失效占很大比例。以MEMS摆式加速度计为模型,分析了湿度引起粘连失效的机理,主要是毛细黏性力的影响。为了研究材料性质和粗糙度对粘连的影响,对比钨(W)、铝铜(AlCu)和铝(Al)3种不同电极材料,发现Al电极材料表面接触角和表面粗糙度都很大,对应芯片的粘连比例较少。利用HMDS对粘连芯片内表面进行疏水处理,有效减少了粘连比例。研究表明选用接触角大的电极材料、增加电极表面粗糙度和表面疏水处理均能有效减少毛细黏性力为主导的粘连。     

基于聚吡咯修饰的碳泡沫可压缩电极材料

在该研究中,通过高温碳化和原位聚合法制备了基于市售三聚氰胺泡沫和吡咯单体的聚吡咯/ 碳化三聚氰胺泡沫(Polypyrrole/Carbonized Melamine Foam,PPy/CMF)的可压缩超级电容器电极材料。 通过三电极体系在 1 mol/L 高氯酸钠电解液中研究了可压缩 PPy/CMF 电极材料的电化学性质。结果显 示,可压缩电极材料的体积电容在 2 mA/cm3 时可达到 3 168 mF/cm3,1 000 次充放电循环后可保持原 始电容的 86.88％。此外,该材料的循环伏安曲线和恒流充放电曲线在不同压缩下无显著变化,表明 PPy/CMF 是具有高压缩稳定性的可压缩电极,适合于超级电容器。以上结果表明,PPy/CMF 可作为可 压缩超级电容器的潜在电极材料。     

基于空气耦合超声对泡沫材料探伤的应用研究

针对传统的超声穿透式异侧检测法受换能器布置方式的影响且需要较高灵敏度的检测装置,对于厚度较大试件的检测信号幅值较低,提出了一种基于穿透式同侧检测模式(v透射法)的非接触空气耦合超声波无损检测技术应用于泡沫材料的检测中。首先简要阐述了空气耦合超声波v透射法检测模式的基本原理。其次介绍了利用v透射法对泡沫材料进行非接触空气耦合超声声速测量以及对其内部缺陷的检测,成功检出了传统超声波检测方法难以检测的泡沫材料缺陷并成像。最后 使用空耦超声同侧v透射法点采集方式将探头沿着两个互相正交的方向对损伤进行同步线性扫查,得到缺陷区域幅值曲线并使用6dB法对其定量结果表明使用空耦超声同侧v透射法定量精度较高,误差在20％以下,满足实际的检测精度。     

基于复杂网络的情感脑电相位同步性分析

使用相位锁值（Phase locking value,PLV）来量化任意两个电极通道之间的相位同步性,构建相应的脑功能网络的关联矩阵,提取网络不同稀疏度下的度、中间中心度两个局部属性的曲线下面积作为特征,对不同类型情感的网络特征进行非参数检验,找出显著性的节点。同时采用得到的特征值作为分类依据,训练SVM分类器。实验表明,利用PLV相位同步方法得到功能网络的局部属性,可以有效地区分不同类型的情感脑电数据,为基于脑电数据的情感识别提供了一种有效的方法。     

基于图像的林木蓄积量计算方法研究与仿真

研究森林木材蓄积量准确计算问题。在大面积森林区域中树木种类比较多,不同种类的树木交织生长,差异化的林木在形态学特征和可识别传感信息区别较大,很难运用传感器对交叉分布的林木特征准确区分采集。传统方法多是基于小区域传感器网络对森林木材存储状况进行检测的,一旦区域较大,林区植被结构复杂,传感网络很难进行细化区分,计算准确性不高。提出了一种基于图像树木轮廓特征分类的森林木材蓄积量计算方法。提取图像中的森林不同树木区域的轮廓特征,建立轮廓特征分类模型,按照树木不同的种类对木材蓄积量进行计算,从而实现森林木材蓄积量计算。实验结果表明,这种算法能够有效提高森林木材蓄积量计算的准确率。     

平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究

材料内部不同损伤具有不同的介电特性,利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面,敏感场非均匀分布,电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器,仿真结果表明,矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数,并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性,且矩形叉指电极传感器测量效果优于圆形电极。     

基于电镀技术的微间隔制作及在气体检测中应用的研究

本文开发了一种基于电离现象的气体传感器。文章首先研究了采用低成本的电镀方法来制作具有微米间隔的镍电极对,然后通过测试在不同条件下电极对的击穿电压和电流来实现气体检测。实验结果表明该器件对乙醇气体,其击穿电压在300 V左右;而对水蒸气,其击穿电压在320 V左右。同时,对乙醇而言,随着乙醇浓度的增加,在同一击穿电压下击穿电流也不断增大。对不同浓度的水蒸气的实验中也得到相类似的结果。