基于磁相互作用探索P掺杂对Fe-Si-Nb-Cu-B合金带材组织结构和软磁性能的影响

类金属元素是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要添加剂。用单辊甩带法制备了Fe_(73.5)Si_(13.5)Nb_(3)Cu_(1)B_(9-x)P_(x)(x=0,3%,6%,9%)(原子分数)合金带材,从各元素间磁相互作用出发探索了P替换B对合金组织结构和软磁性能的影响。实验结果表明,P添加可有效提高合金的初晶相晶化温度以及合金的非晶形成能力;但是二次晶化相的析出温度降低,弱化了其热稳定性。当P含量为3%(原子分数)时,合金有较宽的退火温度窗口,且可有效细化初晶相晶粒尺寸,并在525℃退火后表现出最佳软磁性能,此时合金晶粒尺寸为9 nm,矫顽力为0.21 A/m,同时有效磁导率高于x=0合金。但是由于P的添加,残余非晶相中Fe的磁矩降低,导致合金的饱和磁感应强度降低。

磁致伸缩生物传感器结构优化及病菌检测研究

以铁基非晶软磁合金带材为磁致伸缩换能器,以聚乙烯醇(PVA)为功能涂层,通过加载抗体,制备出磁致伸缩生物传感器。利用阻抗分析仪研究了直流偏置磁场与交流激励磁场对磁致伸缩换能器共振特性的影响;利用电化学工作站测试对比了Au涂层和PVA涂层的耐腐蚀性能;采用尺寸为5 mm×1.4 mm×25μm的传感器检测了浓度为10^(1)-10^(8)CFU/mL大肠杆菌悬浮液,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察病菌吸附情况。实验结果表明:厚度为347 nm的PVA涂层较2.31μm的Au涂层而言,有较大的自腐蚀电位、阻抗弧和较小的自腐蚀电流,故PVA涂层具有更好的耐腐蚀性能;随直流偏置电压增大,换能器共振信号幅值先增大后保持不变,而随交流电压增大,换能器共振信号幅值不断减小;换能器表面、PVA涂层均对大肠杆菌表现出一定的非特异性结合能力,但在相同病菌浓度下其共振频率偏移量均小于加载抗体的传感器,且随着浓度的增大,共振频率偏移量差距越大。磁致伸缩生物传感器的检测下限为102CFU/mL。扫描电子显微镜结果进一步证实了传感器共振频率偏移量由所吸附的大肠杆菌引起。