基于纳米银/聚L-谷氨酸修饰玻碳电极的电化学传感器用于泡菜中亚硝酸钠含量的测定

采用电沉积和电聚合的方式,将纳米银和L-谷氨酸修饰在玻碳电极上,制得纳米银/聚L-谷氨酸修饰玻碳电极(Poly-L-Glu/Nano-Ag/GCE)。以0.2 mol·L^(-1)磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)为支持电解质,以Poly-L-Glu/Nano-Ag/GCE为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,在最佳检测条件下,采用循环伏安法进行测定。结果表明:Poly-L-Glu/Nano-Ag/GCE对亚硝酸钠具有较好的选择性,亚硝酸钠的浓度在4.14×10^(-6)~1.35×10^(-3) mol·L^(-1)内与对应的氧化峰电流的绝对值呈线性关系,检出限(3s/k)为4.14×10^(-7) mol·L^(-1),并且该电极的制备方法具有较好的重复性。将PolyL-Glu/Nano-Ag/GCE用于泡菜样品中亚硝酸钠的测定,检出量为1.33×10^(-5) mol·L^(-1),加标回收率为98.9%~103%。

折/衍混合光学系统在纳型星敏感器中的应用

微纳卫星是一种新兴的微小卫星,与之适配的纳型星敏感器的光学系统应在小型化的同时实现大相对孔径、高成像质量。针对这一需求,由星敏感器的系统设计精度和探测星等分配了光学系统设计参数及指标,设计了一种全视场17°、焦距25 mm、相对孔径1∶1.086、光学系统总长36.4 mm的七片式折衍混合结构的星敏感器光学系统。根据衍射元件的负色散特性,用折衍混合透镜代替常规材料正负透镜组合的方式减少了镜片数量,缩短了光学系统长度,并提高了光学系统的成像质量,使点扩散函数趋于正态分布,有利于质心提取精度的提高。所设计的光学系统在3×3像元内的能量集中度超过90%;最大畸变仅0.013%;全视场垂轴色差小于0.6μm。通过标量衍射理论计算衍射元件在520~780 nm内衍射效率可以达80%以上,通过杂散光分析软件ASAP对系统进行了视场内鬼像分析,系统在多级衍射时探测目标成像光斑路径下的光通量与最亮鬼像光斑路径下的光通量之比大于3.17×10^(4),验证了在极限星等为6.5时满足信噪比大于8.1的结论。最后对所设计的系统进行了公差分析,结果表明加工后该光学系统可满足微纳卫星对星敏感器的使用要求。

纳米银修饰ITO电极快速测定水中吡虫啉

利用恒电压沉积纳米银制备了对吡虫啉响应良好的电化学传感器。采用扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)对电极进行了表征。探讨了缓冲液pH、扫描速率、干扰物质对实验结果的影响。研究表明,最佳实验条件(0.01 mol/L、pH=7的PBS缓冲液,扫描速率100 mV/s)下,在10~100μmol/L浓度范围内含吡虫啉线性伏安扫描的还原峰电流与其浓度呈线性关系(R2=0.980 0),LOD值为0.04μmol/L。该修饰电极具有电稳定性良好、可重复使用等一系列优点。对河水的添加回收率为90.05%~103.1%,与液相色谱测定的结果相符,表明该传感器在实际样品检测和环境保护中具有良好的应用前景。

纳米电化学传感器快速检测藜麦多酚的方法研究

以Nafion、多壁碳纳米管(MWCNTs)、纳米铜(Nano-copper)为复合修饰材料制备纳米电化学传感器,建立快速检测藜麦多酚的电化学分析方法,并采用循环伏安法研究多酚的电化学反应过程。结果表明:最佳测定条件为以磷酸氢二钠-柠檬酸溶液(pH 3.5)为电解质缓冲液,以Nafion-MWCNTs修饰量5μL、纳米铜富集量为循环伏安扫描15圈、Nafion和MWCNTs体积比1∶1。在此条件下,多酚氧化峰电流与浓度在5~60μmol/L范围内线性关系良好,检出限为3.7×10^(-8)mol/L,加标回收率为105.8%~112.4%。建立的方法可用于藜麦多酚的快速检测分析。

载银聚乳酸纳米纤维复合面料传感器的制备与表征

聚乳酸(PLA)纳米纤维摩擦电材料具有良好的生物相容性和可降解性,但其驻极后易吸附细菌等微生物,影响面料耐久性和穿戴者健康安全。以PLA为保护剂原位合成纳米银溶液,所制备纳米银粒径集中于0~5 nm和10~25 nm。将上述溶液经静电纺丝得到载银PLA纳米纤维膜,纤维膜直径由纯PLA纳米纤维的0.7~1.4μm降至0.4~0.7μm。载银PLA纳米纤维膜与导电织物复合后,面料的抗菌性能随PLA纳米银含量的增加而提高,最佳银质量分数为300 mg/kg,对E.coli和S.aureus的抑菌率均大于99.9%。复合面料摩擦电性能随纳米银含量增加先增加后降低,银质量分数为300 mg/kg,开路电压(VOC)峰值提高15.33%。研究表明摩擦电最佳条件为:接触频率2.0 Hz、接触压力12250 N/m^(2),相应VOC最高为99.47 V,短路电流(ISC)峰值最高为1.17μA,最高输出功率为129.35 mW/m^(2)。复合面料在监测人体运动信号方面具有良好的灵敏度。

针灸领域应用纳米技术的现状及思考

此文阐明纳米技术在针灸中目前的应用和未来的潜力,分别从纳米技术结合针灸针、穴位贴敷与穴位注射、穴位埋线3个方面进行论述。首先,纳米技术与针具制作方面相结合研制出的纳米针灸传感针在实时检测活体活性分子方面提供了新的解决方案;其次,纳米中药与穴位注射、穴位贴敷等针灸特色疗法上的结合也具有很大的潜力;最后,依据纳米技术研发的高抗菌力、低过敏性的纳米银线,应用于临床,为临床穴位埋线治疗疾病提供更优的材料。但从纳米技术在针灸领域的应用现状来看,仍存在着一些待解决的问题,我们需要在不断思考中进一步探索,从而为今后临床治疗提供更多的选择。

基于Jetson Nano的智能双足人形机器人

针对人型机器人多样的使用需求及复杂的使用环境,本文设计出一款以高性能NVIDIA Jetson Nano为主控板,采用舵机驱动、搭载多个感知模块的智能双足人型机器人,通过ROS系统进行步态控制,依靠摄像头、多种传感器及配套算法实现姿态识别和空间位置计算,完成机器人整体的行动。

具有多孔双微结构层的柔性电容式压力传感器

电极和介电层的材料性能和表面结构是决定柔性电容式压力传感器性能的关键因素。将碳纳米管(CNT)与硅橡胶结合制备出拉伸性能优良的斜线型微结构电极层。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)/BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合材料制备多孔砂纸微结构介电层。电极与介电层交界面构成双重微结构以提升电荷携带能力。场发射扫描电子显微镜与光学显微镜观测结果验证了上述微结构的存在。基于电容模型的分析表明,传感器灵敏度主要取决于多孔介电层的形变量。所制备的多孔双微结构层柔性电容式压力传感器最高灵敏度为2.681 kPa^(-1),在3~5 kPa的压力区间仍具有0.412 kPa^(-1)的灵敏度,响应时间和释放时间分别约为39和61 ms。该传感器能够检测出吞咽时咽部运动的微小压力,实验中测得的最小电容变化率为0.13%,能够识别0.53 Pa的微小压力,具有较低的检测限。进行6000次以上的压缩循环测试后,传感器加载-卸载曲线重合性好,同时对不同频率压力的响应良好,验证了传感器良好的可重复性。总之,所提出的传感器具有良好的压力感知性能,在生理信号监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。

基于差热式原理的液体微/纳流量计设计与开发

基于MEMS技术的差热式超微小液体流量传感器具有测试流量极低、体积小、精度高、可实时监测等特点,近年来在现代精密分析科学仪器和微流控技术等领域获得广泛应用。本工作基于差热式液体流量传感器成功设计了满足μL/min~nL/min级液体流量准确测量的5款微纳流量计,输出流量数据稳定且准确性高,精度均小于0.5%。另外,开发了配套流量监控软件,可以实时采集流量数据,记录保存,实现平均流量、流量脉动率等定量计算功能。

基于水凝胶聚合物波导传感器检测盐酸吖啶黄

多功能化是光纤化学传感器的重要发展方向。为实现该目标,首先通过激光诱导波导自形成技术制备了一种光纤–水凝胶聚合物波导–光纤传感结构,并在水凝胶聚合物波导探针中成功地掺杂了纳米金颗粒。在该结构中,波导与光纤同轴无缝相连,保证了探测光和信号光的高效利用。掺金后的聚合物波导具有丰富的光谱探测能力,利用该波导探针成功实现了对盐酸吖啶黄的吸收、荧光以及拉曼光谱的检测,扩大了波导传感器的应用范围。

纳米材料在食品检验鉴定中的应用研究进展

食品安全直接影响到国家安全稳定和人民群众的身心健康。食品检验鉴定技术在食品领域的违法犯罪案件中发挥着重要证据固定作用。近年来,运用纳米材料可以使食品检测更加简便、灵敏、高效。本文主要从纳米材料修饰的电化学传感器、荧光纳米材料和荧光染料修饰的适配体传感器和纳米表面增强拉曼光谱分析技术三方面介绍了纳米材料在食品检测鉴定中的应用研究,并对纳米技术在食品检测方面的发展趋势进行了总结和展望。

基于Ag@Cu-MOF/GCE传感器检测VC的研究

合成制备具有多变体结构的银@铜有机骨架纳米复合材料(Silver@copper organic skeleton nanocomposites,Ag@Cu-MOF)并用玻碳电极(Glassy carbon electrode,GCE)构建Ag@Cu-MOF/GCE以对VC进行快速检测分析。通过对Ag@Cu-MOF和磷酸盐缓冲溶液(Phosphate buffer solution,PBS)的优化确定Ag@Cu-MOF/GCE的最佳工作条件。结果显示Ag@Cu-MOF具有良好的导电性和电催化作用,可有效提高Ag@Cu-MOF/GCE的灵敏度。VC浓度与其对应的氧化峰电流在0.5~1500μmol/L呈线性关系,R2=0.9987,检出限(S/N=3)为0.1942μmol/L,明显优于其它传感器,且Ag@Cu-MOF/GCE对常见共存物葡萄糖、蔗糖、果糖、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)、Fe3+以及多巴胺等有很好的抗干扰能力,加标回收率在96.12%~98.25%之间,可信度较高。Ag@Cu-MOF/GCE操作简单、成本低廉、灵敏度高,在果蔬中VC的快速分析方面潜力巨大。

固酶纳米复合物光电催化性能评估的综合实验——多学科交叉综合性实验教学改革实践

针对现有固酶二氧化钛-碳纳米材料复合物基光电化学传感器存在的环境适应性和抗干扰性欠佳、灵敏度和底物选择性不够高以及构效关系研究不足等问题,系统探讨了不同功能单元与二氧化钛/碳基纳米材料之间各种相互作用与纳米复合物各基元结构、组成以及理化性质之间的关联。在此基础上确定制约其传感效能和应用价值的关键因素,阐述了未来构筑此类传感器构效关系模型所需解决的重点问题。本文设计了一个典型的综合性实验,介绍了固载牛血红蛋白的二氧化钛纳米球-3D氧化石墨烯共价偶联复合物基电极的制备方法。使学生掌握综合运用多种表征测试技术考察固载酶分子与载体各基元间相互作用对酶参与光电催化反应各相关步骤动力学的影响的方法,并了解固酶电极光电催化动力学参数测定的相关理论和方法。

基于激光干涉与电容传感复合校准技术的纳米微动台分辨力评价方法研究

激光干涉仪测量纳米级分辨力时,因环境等因素的干扰测量具有局限性,电容传感器可较好地对抗这种干扰,但存在无溯源性、非线性误差的缺点。为实现纳米级分辨力的量值溯源,保障量值准确性,采用激光干涉仪对电容传感器进行校准,从而形成纳米微动台-电容传感器-激光干涉仪的完成溯源链。通过量值溯源实验可知,在10 nm步进下电容传感器与激光干涉仪测量量值最大偏差为0.8 nm;电容传感器分辨力校准实验中,纳米位移台分辨力为2 nm。上述结果说明此校准方法具有一定的可行性和实用性。

纳米金/还原氧化石墨烯修饰的盐酸环丙沙星分子印迹电化学传感器

以吡咯和邻苯二胺为功能单体,以盐酸环丙沙星为模板,在纳米金和还原氧化石墨烯(AuNP/rGO)修饰的玻碳电极上,采用电化学方法制备分子印迹聚合物薄膜电化学传感器.利用扫描电镜对修饰电极表面形貌进行表征;电化学技术测试分子印迹传感器性能.研究了纳米金和还原氧化石墨烯用量对电极电化学性能的影响,并对传感器制备和测试条件进行了优化.在优化条件下,分子印迹传感器对盐酸环丙沙星具有宽的线性检测范围(1.0×10^(-8)~1.0×10^(-2)mol/L),低检测限(7.41×10^(-12)mol/L(S/N=3)),选择性高,稳定性好.此外,该传感器成功检测出了实际药品和牛奶样品中的盐酸环丙沙星.

大量程高韧导电硅橡胶复合材料压力传感器的研制

基于纳米导电橡胶的压阻效应,使用基体材料硅橡胶、纳米超导电用炭黑、真丝纤维织物、叉指电极、缓冲高分子材料及封装模具,采用密炼、开炼、固化、封装等工艺制备了导电硅橡胶复合材料压力传感器,通过优化导电填料在硅橡胶基体中的含量制得了具有最佳压阻特性的导电硅橡胶复合材料,最后探究了封装压力传感器在桥梁支座模型上的应用性能。结果表明,当纳米超导电用炭黑BeaBlack CT-5质量分数为6.11%时,导电硅橡胶复合材料达到渗透阈值点,其压阻特性最佳;将真丝纤维织物植入导电硅橡胶所得的导电传感复合材料再与柔性叉指状单层电极进行结合并封装处理,可制备量程增大、探测灵敏、韧性增强的压力传感器;该压力传感器压力信号与电信号具有良好的线性关系,可以实现0~40 MPa范围内的压力探测;此外该压力传感器在桥梁支座模型测试中的测试值与理论值高度吻合。

基于兔毛的软接触摩擦纳米发电机

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种可以从环境中捕捉细微的能量并转换成电信号输出的新型能源收集研究热点,由于受结构和材料限制,导致其易受机械磨损而输出性能稳定性下降。研制了一种基于兔毛作为软接触材料的摩擦纳米发电机(TENG),并探究了聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)分别作为兔毛摩擦纳米发电(R-TENG)的介电材料时,R-TENG在不同转速(30、60、90和120 r/min)下具有的输出性能。结果表明,PVDF作为介电材料在基于兔毛的软接触配合中,其效果明显优于PTFE。在转速为120 r/min时,基于PVDF的R-TENG输出短路电流与开路电压分别可达3.3μA和873.27 V。将R-TENG在120 r/min转速下连续工作24 h后,得到测试前后短路电流和开路电压的衰减率分别为6%~7%和4.5%~6.5%,验证了基于兔毛软接触的R-TENG具有良好的耐久性,能够在实际应用中大大降低人工维修成本。对R-TENG进行功率匹配,在外部电阻为50 MΩ时,其输出功率可高达0.96 mW。利用R-TENG为电容进行供电实验,0.1μF的电容能够在短时间内充电到2.384 V,验证了以兔毛作为软接触材料时R-TENG的高性能特点,为传感器供电提供策略。

纳米材料制备的气体传感器对装饰环境中乳胶漆化学检测试验

为了提高装饰环境中乳胶漆的检测灵敏度,制备一种新型的纳米材料对乳胶漆中的甲醛进行检测。对制备的纳米材料进行XRD分析、SEM和TEM分析、XPS表征,制备纳米材料的气体传感器,对气体传感器的最佳工作温度、响应恢复时间、响应度、稳定性进行测定,以乳胶漆的甲醛释放量为研究对象,利用制备的纳米材料对环境中涂刷乳胶漆后的甲醛释放量进行检测。结果表明,试验制备的Cr_(2) O_(3)纳米粒子附着在ZnO表面,形成花瓣形状;纳米材料气体传感器最佳工作温度为280℃;2%Cr_(2) O_(3)ZnO纳米材料气体传感器的气敏性检测效果最佳,该材料可应用于化工检测领域。

MnCo_(2)O_(4)/Ni分级微纳阵列用于高效无酶葡萄糖传感器的研究

以单分散聚苯乙烯球为模板,采用两步电沉积法成功合成了MnCo_(2)O_(4)/Ni分级微纳阵列结构.形貌与成分检测表明,该分级结构是由Ni碗状微纳阵列及其表面生长的MnCo_(2)O_(4)纳米片组成.电化学性能测试结果显示,MnCo_(2)O_(4)/Ni分级微纳阵列可直接作为电极用于对葡萄糖的无酶探测,且具有较高的灵敏度、较宽的线性范围、较低的探测限及良好的稳定性和抗干扰性.MnCo_(2)O_(4)/Ni分级微纳阵列在无酶型葡萄糖电化学传感器方面具有潜在应用价值.

基于FPGA与CMOS图像传感器的集成式偏振导航传感器

偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米光栅的CMOS图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心设计了仿生偏振导航传感器。首先,阐述了偏振导航传感器的工作原理与传感器有效数据提取算法;其次,设计了传感器的软硬件系统,在FPGA上开发了偏振信息图像的采集模块、数据筛选模块以及数据处理模块,可以实时解算出偏振角,并通过串口输出;最后对传感器性能进行了实验验证。结果表明,该传感器可以实时输出偏振角度,且最大角度误差为0.1°。