基于QCM液体密度响应模型测量油品含水率研究

油田开发中一直存在高含水率和低含水率测量不准确的问题,新型可再生的生物柴油,同样需要控制含水率以保证热值和稳定性。文中提出一种基于石英晶体微天平(QCM)液体密度响应模型的油品含水率测量方法,通过5组标准甘油溶液进行模型验证,结果表明,实验值与理论值的误差小于5%,并且在低含水量和高含水量2种情况下,误差幅度小于1%。重复性实验验证了模型的有效性。现场测量实验结果证实了模型的适用性。

QCM传感器的应用研究进展

石英晶体微天平(QCM)是以压电效应为基础,通过电极频率变化对微量物质进行分析检测的仪器,其高灵敏度和实时反映电极频率变化的特点在检测微量物质、表征反应变化过程、快速检测中受到广泛关注,被应用于生物、医学、化学等各个领域中。根据QCM所应用的领域不同,分别阐述在医学检测、环境监测、食品检测的应用的研究进展,同时探讨了QCM现存的部分问题和未来的解决方向。

QCM露点传感器水粘性影响的抑制方法研究

为了解决基于主控温式的石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)露点测量系统中冷凝水粘弹特性影响露点识别准确性的问题,对QCM电极进行疏水处理,改善凝结特性,减小水粘性引起的频率耗散,实现液态水质量变化引起的谐振频率偏移测量。在QCM电极上制备静态水接触角为133°±2°的疏水层并对其进行表征,将疏水电极与未经处理的电极用于露点识别实验,并与精密露点仪获得的标准露点进行比对。实验证明,通过疏水处理电极凝结面的方法能够有效提升QCM露点传感器的露点识别精度,为主控温式露点传感器结构的优化设计提供理论和实验依据。

QCM-D/LSPR双技术融合生物传感检测装备

现阶段检测病毒活性的主要检测方法包括抗原抗体、测序、PCR、CRISPR等,但这些方法普遍存在操作繁琐、对设备及操作者要求高、耗时长、试剂价格昂贵等限制因素,不能完全满足现场快速筛查的要求。结合石英晶体微天平技术和局部表面等离子体共振技术,设计了QCM-D/LSPR双技术融合生物传感检测装备,解决了因技术单一导致无法完全获取复杂生物分子特性、易受外界因素影响、实时动态同步测试与校准难以真正实现以及生物医学样品浪费等痛点,具有体积小、便携、易使用的特性。

基于深度学习的高温环境下QCM湿度传感器温度补偿模型

为减小高温低湿环境下温度漂移对传感器测量结果的影响,以基频4 MHz的石英晶体为基片,使用滴注法将氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)沉积在基片上,研制出一种基于石英晶体微天平(Quartz Crystal Mi-crobalance,QCM)的湿度传感器。AT切石英晶片以及氧化石墨烯材料在高温环境中的温度漂移现象显著,导致传感器的频率输出发生漂移,因此使用深度学习方法对温度漂移进行修正,在不同的绝对湿度条件下,测试了反向传播(Back Propagation,BP)神经网络修正模型对QCM湿度传感器的适应特性。实验结果表明,通过深度学习方法得到的修正模型能够有效提高QCM湿度传感器的灵敏度、稳定性以及响应速度,对于研究温湿度耦合条件下的QCM湿度传感器的频率修正技术具有重要意义。

采用聚吡咯修饰的QCM型三甲胺气体传感器

三甲胺是评估肉类食品新鲜度的重要指标之一,并且临床上也比较值得关注,因而三甲胺的检测具有十分重要的意义。为此,我们采用乳聚法制备了聚吡咯材料,并将其涂敷在晶振电极表面后制得敏感石英晶体微天平(QCM)。根据敏感QCM和参比QCM间的频率差变化来实现气体的检测。在室温条件下,该气体传感器对三甲胺气体具有较明显的响应。实验从灵敏度、重现性、选择性和稳定性等方面出发,对该传感器的的性能进行了评价。结果表明,虽然传感器的制备方法简单,但它的性能优异。

基于VXI总线的QCM测试系统设计与实现

针对石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)频率测量问题,介绍了一种基于VXI总线的QCM自动测试处理系统的设计与实现。系统采用符合VXI总线规范的仪器模块实现驱动信号的产生和数据采集,在LabWindows/CVI软件平台下,利用软件面板技术可用交互方式控制VXI仪器模块,用户界面简单明了,大大简化了VXI仪器模块的使用,同时根据频谱分析法原理,设计了数据处理程序。通过QCM的温频测试试验结合系统的不确定度评估,表明该系统性能先进,可靠性好,QCM谐振频率变化量的测量精度高达10-6。

聚苯胺/TiO_2修饰的QCM气敏传感器及湿度影响研究

用气敏传感器检测三甲胺在食品检验和环境监测等领域具有广泛意义,而湿度影响在这些实际应用中通常无法避免,如何补偿和校正湿度干扰是传感器设计和使用中的重要课题。考察了一种以聚苯胺/TiO2复合材料为敏感膜的QCM气敏传感器在干燥和不同湿度气氛中对三甲胺气体的响应特性,结果表明均呈现出良好的线性敏感性。发现了在湿度干扰下的传感器漂移规律,并通过多元非线性回归方法建立了一定浓度和湿度下的响应数学模型,计算表明用该模型可较大地提高湿度干扰下浓度估算的准确度。

沸石分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

研究了Cu2+-Beta型纳米分子筛对类神经毒剂DMMP有机气体的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了DMMP气体的传感器.研究结果表明,选择Cu2+-Beta纳米分子筛作为敏感膜对DMMP气体的检测灵敏度大大提高,达到14.4811Hz/lg(C/ppm).在0.2ppmDMMP气体浓度下,传感器的响应时间和恢复时间分别为40s和100s,响应达到103Hz.同时经过高温和水汽吹扫脱附处理,该传感器表现了较好的重复性.

纳米TiO_2敏感膜修饰的QCM气体传感器检测氨气的研究

主要介绍了纳米TiO2修饰的QCM（Quartz Crystal Microbalance）气体传感器的制备与测试。在石英晶振片表面制备纳米TiO2敏感膜,构成QCM氨气传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测氨气的体积分数为1×10-5～^5×10^-5,响应时间均在10 s以内,响应最大频差值与氨气浓度呈现良好的线性关系,相关系数为0.999 4。室温条件下,纳米TiO2敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。

动态QCM生物传感器检测尿微量白蛋白及过程分析

尿微量白蛋白(HSA)的检测对肾损伤的早期诊断及治疗具有重要意义.通过搭建基于石英晶体微天平(QCM)原理的免疫型生物传感器,对尿微量白蛋白实现动态实时的检测.首先使用硫辛酸修饰石英晶体表面,形成自组装单分子膜,然后再用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)来活化晶体表面的羧基,使得HSA抗体能够与之结合.实验通过记录传感器的频率变化,反映被测HSA样品的浓度大小.通过测定不同浓度的HSA,确定所搭建的生物传感器对HSA的检测范围是0.1～6,μg/mL,最小检测质量浓度0.1,μg/mL,频率变化和样品浓度的拟合曲线为y=11.276x+10.351,拟合优度R2为0.999 4.在检测范围内,两者线性关系较好.

石英晶体微天平(QCM)在超临界CO_2过程中的应用

超临界流体技术是绿色化学的一个重要领域,由于高压的限制,传统检测手段很难应用于过程中涉及的物理和化学性质数据的测定,严重影响了超临界技术的研究与应用。石英晶体微天平(QCM)作为一种新型的介观级微称重技术,适用于高温高压等极端条件,具有测量精度高的优点。本文介绍了石英晶体微天平技术应用的基本理论及其特点,并重点回顾和展望了该技术在超临界CO2中的应用。

QCM传感器法定量检测空气中芥子气

搭建了可以发生不同浓度芥子气（HD）的QCM流动检测系统，芥子气浓度以气相色谱-火焰光度检测器（GC--FPD）法标定。以聚环氧氯丙烷（PECH）为敏感膜材料，建立了QCM法对芥子气样品进行定量检测的方法。探讨了膜厚度与响应频率之间的关系。在气体流速为300mL／min时，芥子气质量浓度在1．1～52．5mg／m^3内，有良好的线性关系，方法具有较好的准确性和精密度，相对标准偏差为1．01％，最低检测限为1．1mg／ms^3并对神经性毒剂沙林（GB）的干扰进行了研究。

基于QCM-D的天然多糖材料的蛋白吸附研究

采用QCM-D和AFM等技术研究比较了海藻酸钙和壳聚糖两种天然多糖材料经旋转成膜后的表面形貌、亲疏水性、水合过程及蛋白吸附和解吸行为。结果发现,海藻酸钙相比壳聚糖具有更好的亲水性,在生理环境中的水合过程达到平衡较快,且水合程度较高,这也影响材料的蛋白吸附性能。白蛋白吸附和洗脱实验表明,水合程度较高的海藻酸钙初始吸附蛋白量较少,但海藻酸钙吸附的蛋白量在PBS洗脱后反而较大。而蛋白层|ΔD/ΔF|值在洗脱后减小,表明残留的蛋白层发生一定程度的构象变化,结构相对致密,其粘弹性变小。用3种动力学模型拟合蛋白吸附动力学过程发现Langmuir模型拟合度较高,且壳聚糖薄膜的蛋白吸附过程比海藻酸钙具有更小的速率常数k,达到吸附平衡较缓慢。

测定DMMP的PMPS-QCM传感器的研究

研究了新型敏感材料PMPS对神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)的响应特性。在石英晶体微天平(QCM)的电极上滴涂上PMPS溶液得到敏感膜,发现QCM当响应、恢复时间为30-60s时,可以产生大约11.83Hz/ppm(ppmi.e.×10-6)的频率响应,理论上LOD为0.25ppm(ppmi.e.×10-6),并具有较好的重复性和选择性。该实验结果表明,与PVDF相比,PMPS是一种更适宜检测DMMP的敏感材料。

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.

QCM和SAW传感器的原理及其在现场检测中的应用

压电化学传感器是一类重要的质量敏感型检测器,由于具有体积小、灵敏度高、响应时间快等优越性而具有极好的应用前景。本文介绍了体声波化学传感器(QCM)和表面声波化学传感器(SAW)的原理,概述了最近几年的应用情况及提高灵敏度的方法,并对其发展趋势进行了展望。

石英晶体微天平(QCM)在大气腐蚀研究中的应用

石英晶体微天平 (QCM )作为一种高灵敏度的质量检测手段 ,已经用于金属材料大气腐蚀动力学及其环境因素和缓蚀剂存在的影响规律的研究 。

QCM-D研究BSA在不同改性PVDF超滤膜表面的吸附行为

为进一步探究经不同改性添加剂(聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇PVA和聚乙二醇PEG)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜表面对牛血清蛋白(BSA)的动态吸附行为,用旋转涂覆法将膜固定在晶片表面,采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究不同改性膜表面上的蛋白质吸附行为以及吸附层的黏弹性随时间的变化规律.结果表明:BSA的吸附行为不仅与膜表面的亲水性有关,还受其表面化学性质的影响.不同亲水性条件下PVDF/PEG膜表面吸附量较少且不易清洗;对于PVDF/PVP和PVDF/PVA膜,随着亲水角减小,|-ΔD/Δf|值变化显著,吸附层的构象也发生明显的变化.不同添加剂所含的特殊官能团(—OH、—O—和—CON—)不仅能够降低膜表面污染物的吸附量,还能够影响吸附层的结构,易于清洗.

用于液相生物量检测的单片阵列QCM传感器

设计并制作了一种单片集成的阵列式QCM(石英晶体微天平)传感器,介绍了设计思想和方法,用网络分析仪对实验器件进行了分析。阵列传感器设计成分时扫描激励的工作模式,通过选通电路对阵列各单元进行扫描激励,实现各单元的依次工作。避免了各谐振器单元之间可能的振动耦合,从而可以在单个石英晶片上集成尽可能多的器件。该阵列式QCM传感器加工工艺简单,频率一致性好,平均频率稳定度达到±0．2ppm／h。