电纺直写纳米纤维在图案化基底的定位沉积

为进一步提高单根电纺丝纳米纤维的定位沉积和形貌控制水平,基于近场静电纺丝技术,研究了单根直写纳米纤维在无图案硅基底的沉积行为;仿真分析了图案化硅基底上方的空间电场分布;采用图案化硅基底作为收集板,实验考察了微图案形状、收集运动速度等因素对单根纳米纤维定位沉积的影响规律。实验结果显示,电纺直写技术具有良好的定位精度,可将直径为100～800 nm的纳米纤维精确定位于直径仅为1.6μm的圆形微图案阵列上表面;收集板运动速度较小时,受电场力影响纳米纤维沉积轨迹将朝微图案偏移7μm;收集板运动速度进一步减小时,纳米纤维在基底微图案附近或上表面产生聚集;长条形微图案对纳米纤维沉积过程具有良好的引导与约束作用。得到的结果表明,基于近场静电纺丝的直写技术可较好地实现单根纳米纤维在图案化硅基底的精确定位沉积。     

电纺压电聚偏二氟乙烯有序纳米纤维及其在压力传感器中的应用

针对传统静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯(PVDF)压电纤维工艺复杂和效率低等问题,提出了采用滚筒收集方式制备PVDF有序纳米纤维的方法。通过改变滚筒转速收集纤维,得到了有序程度不同的PVDF纤维膜。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析了有序纤维膜β晶相的含量,并利用NI数据采集卡在相同条件下测试了纤维膜的压电特性。结果表明:随着滚筒转速提高,纤维有序度增强,β相的含量提高,压电电压输出也明显增大,由此得知滚筒转速变化对β晶相的含量及压电输出电压的影响规律基本一致。基于得到的结果,设计制作了利用该有序PVDF纤维膜的压力传感器,并在不同气压下进行了动态响应测试。结果显示:所制备的PVDF有序纤维压力传感器在0.145~0.165 MPa下的电压输出随气压的增加呈线性增大,表现出了良好的线性度,其灵敏度达179mV/kPa。采用该种方法制备PVDF纤维对研制动态压力传感器极有意义。     

四针状纳米氧化锌的乙醇气敏性能的研究

采用高温气相氧化法,以锌粉为原料,制备了四针状纳米氧化锌.主要对四针状纳米氧化锌的酒精气敏特性进行了研究,测试在不同浓度的酒精气氛下,传感器的灵敏度和响应特性,结果表明:四针状纳米氧化锌对酒精的灵敏度较高,特别适合于检测低浓度的酒精,同时对酒精的响应、恢复时间都很短.     

静电纺丝制备有序纳米纤维的研究进展

静电纺丝法是目前制备纳米纤维最直接最有效的方法,有序排列的纳米纤维具有独特的光、电、磁等性质,但是静电纺丝法所制备的纳米纤维杂乱无章的无纺结构限制了静电纺丝在许多领域的应用.文章介绍了静电纺丝的基本原理,综述了目前制备有序纳米纤维的一些有代表性的方法,并分析了各自的优缺点.     

一维纳米金属氧化物半导体材料气、湿敏特性的研究

分别采用水热和静电纺丝法制备出一维ZnO、TiO_2、SnO_2纳米材料,并对其气、湿敏特性进行了研究.结果表明一维纳米材料具有非常快的响应恢复速度:水热法制备的花状ZnO纳米棒束由11%RH到95%RH的响应时间约为5 s,恢复时间约为10 s;静电纺丝法制备的掺杂KCl的TiO_2纳米纤维由11%RH到95%RH的响应时间为3 s,恢复时间约为4 s;静电纺丝法制备的SnO_2纳米纤维对50 ppm(1 ppm=10-6)甲苯气体的响应时间仅为1 s,恢复时间约为5 s.     

静电纺丝制备碳纳米管/聚合物复合纳米纤维的研究进展

碳纳米管作为理想增强填料与聚合物进行复合,通过静电纺丝法制备成复合纳米纤维,有利于增强纳米纤维材料的各项性能,进一步开拓纳米纤维的应用范围.从碳纳米管/聚合物复合纳米纤维的制备方法、功能特性及应用领域三方面出发,综述了近年来国内外静电纺丝制备碳纳米管/聚合物复合纳米纤维的研究现状,最后对碳纳米管/聚合物复合纳米纤维进行...     

乙醇气敏传感器及敏感度测试

二氯化锡具有灵敏度高，工作温度低、电路简单、造价低廉等特点，广泛用作硅基微结构气敏传感器的气敏材料。在二氯化锡薄膜中有意识地掺入适量催化剂，可提高气体敏感度，本文开展乙醇气敏机理的研究、进行气敏薄膜制备和掺杂后敏感度测试。     

MoO2/C纳米纤维复合薄膜的电化学性能

通过静电纺丝法制备了Mo O 2/C纳米纤维复合薄膜,其中钼酸铵与纯聚乙烯醇(AMT与PVA)质量比分别为1:9,2:8,3:7,4:6,研究了薄膜的组织结构和相应电极的电化学性能.结果表明:随着AMT与PVA质量比增加,MoO2/C纳米纤维复合薄膜的纤维尺寸减小且分布更均匀,纤维成丝效果改善,相应电极的比电容增大,循...     

气、湿敏传感器动态校准和动态性能改进研究

本文首先提出了气体浓度和湿度的阶跃发生器，在此基础上介绍了气、湿敏传感器的动态校准方法。本文由实验阶跃响应数据建立了两个被校二氧化碳传感器的线性动态数学模型，并求出了频域的动态性能指标。最后，用模拟网络对上述两个二氧化碳传感器的动态性能进行了改进。改进结果表明，时域和频域的改进效果均较好。     

磁性电纺丝明胶纳米纤维支架的制备与表征

采用静电纺丝法,以Fe3O4纳米粒子为磁性填料、明胶为基体,制备出磁性电纺丝明胶纳米纤维支架,SEM观察发现所制备的电纺丝纤维支架具有连续、光滑、直径分布均匀的纤维形貌,XRD与FT—IR分析验证了磁性电纺丝明胶纳米纤维支架中Fe3O4的存在,VSM发现磁性电纺丝明胶纳米纤维支架具有超顺弱磁性,TEM证实了磁性电纺丝明胶纳米纤维支架中Fe3O4纳米粒子以团聚形式存在,提示我们应进一步研究Fe3O4纳米粒子表面修饰与改性,以提高其分散性。本研究制备的磁性电纺丝明胶纳米纤维支架为进一步应用于生物医学工程领域奠定了基础。     

气敏元件自动测试系统的设计

介绍了一套气敏元件自动测试系统的设计方案,该系统能够自动控制气敏元件的工作温度、时间及测试气体的流量和浓度,能够自动采集气敏元件的动态响应,并通过测试系统软件实现数据处理与图像分析.改善了系统在数据采集与图像处理方面的不足.     

基于 MEMS 的量热式传感器气体流量测量的模型研究

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N₂、CO₂流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO₂测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO₂测量介质的均方根误差为0.05%。     

气体传感器的动态高精度测试系统设计

目前气体传感动态配气方法已经广泛应用,但具体的配制精度还没有系统研究。设计并组建了以四级杆质谱仪、质量流量控制器和计算机程控系统为主的气体传感器测试系统,该系统根据质谱仪的测试数据利用线性最小二乘法实时调整质量流量控制器的输出电压,采用LabVIEW8.5编写上位机数据采集软件进行远程闭环控制。对目前工业领域使用量最大的12种危化品气体进行了气体配制,并对配制的部分气体利用Agilent6890气相色谱仪进行了测试分析,给出了该测试系统在常温常压下配制不同浓度混合气体的精度。实验数据表明:该系统配制的气体可以作为工业气体传感器的标定气体使用。     

Nanoscale surface electrical properties of zinc oxide films investigated by conducting atomic force microscopy

In this study, conducting atomic force microscopy was employed to investigate the nanoscale surface electrical properties of zinc oxide (ZnO) films prepared by pulsed laser deposition (PLD) at different substrate temperatures for use as anode materials in polymer light-emitting diodes. The results show that the surface conductivity distribution of ZnO is related to its surface structure. At substrate temperatures of 150-200 degrees C, the conducting regions may cover over 90% of the ZnO thin-film surface, thus providing the best local conductivity. Moreover, heating at substrate temperatures of above 250 degrees C can effectively make the conductivity on the ZnO surface uniform. In particular, at substrate temperatures of around 300 degrees C, the conducting regions where currents are between 1 and 2 muA may cover as much as 83% of the surface, and furthermore, the transmission ratio in the visible range is higher than 80%. This is a rather ideal production temperature for the PLD for ZnO films.     

抑制SnO2传感器温度干扰的研究

环境温度的改变和传感器工作温度的漂移严重影响了SnO2类传感器的检测精度、稳定度以及重复性.采用数字PI算法,通过控制SnO2传感器内部加热电阻的功率,使传感器工作在稳定的绝对温度下,从而抑制了温度变化对传感器的干扰,提高了该类传感器的工作稳定性.通过对含有CH4气体检测的大量实验表明,该方法完全能够抑制环境温度变化对传感器的干扰,提高传感器性能.     

气固两相流固相浓度电容式传感器优化设计

本文建立了一种螺旋式电容传感器的数学模型,并基于该模型对传感器结构进行了优化设计。优化后的结构可以产生较均匀的灵敏场分布,实测结果表明,优化后的传感器电容值与固相浓度具有良好的线性关系,测量点的线性相对偏差小于0.8%,适用于气固两相流固相浓度的测量。     

不同填料氟橡胶复合材料高温性能研究

为提高氟橡胶(FKM)高温性能,在FKM中分别加入相同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)、气相二氧化硅(SiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO),采用机械共混法制备3种FKM复合材料;研究常温和160℃高温下3种填料对FKM复合材料力学性能的影响,结合三维形貌和扫描电镜微观形貌,分析FKM复合材料的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE填料降低了FKM材料的力学性能,但可提高其高温摩擦性能;Nano-ZnO填料可提高FKM材料常温力学性能,但对高温力学及摩擦性能没有明显改善;Silica填料可显著改善FKM材料常温与高温条件下的抗磨减摩、抗拉伸撕裂等特性;160℃试验条件下,Silica填料可使FKM材料的拉伸强度提高31%,撕裂强度提高142%,摩擦因数降低52%,磨损量减少36.4%;在FKM中添加Silica可提高基体强度,高温摩擦时形成熔融层,使复合材料具有优异的耐磨性能。     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

Flexible and Autonomous Integrated System for Characterizing Metal Oxide Gas Sensor Response in Dynamic Environment

Characterization and calibration of gas sensor is a complex problem due to the dynamic behavior of gases and the limitations of current technology. This article reports a flexible, robust, and autonomous integrated system that is able to perform characterization on metal oxide-based gas sensors in dynamic environments. The system controls the concentration and flow of the relevant gases into the gas chamber and simultaneously measuring the sensor response. This feature allows the characterization of the sensor under continuous dynamic flow of gases similar to conditions on a robot or flow pipes. Several experiments have been performed on the system using hydrogen sulfide. The results provide information on the general characteristics of the sensor as well as its sensitivity. The noise levels were studied with different reference voltages. Overall, the results verify that the system is reliable and able to produce repeatable measurements.