几种化学纤维的太赫兹时域光谱研究

 为了解化学纤维在太赫兹波段的光学特性,尝试通过太赫兹时域光谱测试技术和自由空间电光采样方法,获得几种化学纤维(涤纶、芳纶、维纶)的透射光谱,进而计算他们在0.2～1.0 THz频段的吸收系数和折射率。实验结果表明：纤维在太赫兹频段存在特征频谱响应,可以用来探测分子的结构信息和振动情况。所得结果表明,不同化学纤维在远红外区域的光谱存在差异,太赫兹光谱可以作为红外光谱的互补技术鉴别不同的化学纤维。     

天然彩丝的结构和性能

采用红外光谱、X射线衍射、氨基酸分析、扫描电镜、热重分析、力学性能测试等手段对天然彩丝的结构和性能进行分析,并与普通蚕丝进行比较。研究表明:天然彩丝纤维较普通白蚕丝细;天然彩丝的平均断裂强度为3.54 cN/dtex、弹性模量为76.7 cN/dtex、断裂伸长率为17.5%、其截面形状和纵向形态与普通白蚕丝无明显区别;天然彩丝的结晶度为44.4%,比普通白蚕丝低;天然彩丝的丝素分子和普通白蚕丝一样也存在酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ、酰胺Ⅲ、酰胺Ⅴ,分子结构中存在无规卷曲结构、β-折叠结构和α-螺旋结构。     

小麦粉中掺杂滑石粉的太赫兹光谱检测

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下分别对小麦粉、滑石粉及其混合物进行了光谱测量,获得了它们在0.2～1.5 THz波段的吸收谱和折射率谱.结果表明滑石粉在太赫兹波段存在明显的特征吸收峰,可以作为其在太赫兹波段的指纹特征用于物质识别;另外,混合物中滑石粉含量越高,吸收系数越小.采用偏最小二乘(PLS)方法对小麦粉中滑石粉的含量进行了定量分析,结果表明小麦粉中的滑石粉含量与太赫兹吸收系数具有较高的相关性,相关系数为0.993 9,均方根误差为1.48％,检出限优于2.0％.     

一种天然黄色家蚕丝的晶态结构研究

采用拉曼光谱、X-射线衍射光谱、傅立叶红外光谱等方法,对白色丝家蚕品种与一种黄色丝家蚕品种（彩色茧资源品种）杂交筛选获得的一种天然黄色家蚕丝,以及一种天然的黄色野蚕丝的晶态结构进行了研究。结果表明,3种蚕丝都是以β-折叠（SilkⅡ）构象为主的结晶高聚物,但白色家蚕丝和天然黄色家蚕丝的结晶度要明显高于黄色野蚕丝,天然黄色家蚕丝的晶态结构更接近于白色家蚕丝。     

增白剂中吊白块含量的太赫兹光谱定性与定量检测

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下分别对吊白块(甲醛次硫酸氢钠)、增白剂(过氧化苯甲酰)及其混合物进行了光谱测量,获得了在0.2~1.5 THz波段的吸收谱和折射率谱。结果表明增白剂在太赫兹波段存在明显的特征吸收峰,可以作为其在太赫兹波段的指纹特征用于物质识别;另外,混合物中吊白块含量越高,吸收系数越小,折射率越大。采用偏最小二乘(PLS)方法对增白剂中掺杂吊白块的含量进行了定量分析,结果表明增白剂中的吊白块含量与太赫兹吸收系数具有较高的相关性,相关系数为0.999 8,均方根误差(RMSE)为1.21%,检出限优于2.0%。研究表明THz-TDS技术可以用于食品领域中快速、无损检测增白剂中严禁使用的吊白块。     

玉米中黄曲霉毒素B1的太赫兹时域光谱检测与识别

针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1对太赫兹波的响应。首先研究了玉米中黄曲霉毒素的提取过程和保存方法,根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1溶液的太赫兹光谱进行定性分析,利用一种改进的多重D-S证据理论对其进行了识别。试验和分析结果表明,利用太赫兹时域光谱技术结合信息融合技术能够对不同浓度的黄曲霉毒素B1溶液进行精确识别,为以后建立黄曲霉毒素太赫兹谱库和快速检测食品中的黄曲霉毒素提供了理论依据。     

太赫兹时域光谱在高油玉米检测中的应用初探

目的 采用太赫兹时域光谱在透射模式下对不同品种玉米品质进行探测。方法 分别得到样品不同部位的时域谱、吸收谱和折射率曲线, 探究玉米籽粒测定部位、平滑度、品种等因素对所得谱图的影响, 进而分析太赫兹波段对玉米种子进行油分无损检测和品种判别的可行性。结果 未制成标样的玉米样品难以得到有效谱图, 而标样中种胚在太赫兹波段未出现特征吸收。为进一步深入研究胚乳的太赫兹吸收, 对玉米种子的胚乳进行了傅里叶红外光谱测定, 结果表明不同品种的玉米胚乳谱在太赫兹谱区存在明显差异, 且存在特征吸收。结论 为进一步判别高、低油玉米品种以及其主要成分的太赫兹检测等提供参考。     

太赫兹时域光谱检测高油玉米油分初探

目的采用太赫兹时域光谱在透射模式下对不同品种玉米品质进行探测。方法分别得到样品不同部位的时域谱、吸收谱和折射率曲线,探究玉米籽粒测定部位、平滑度、品种等因素对所得谱图的影响,进而分析太赫兹波段对玉米种子进行油分无损检测和品种判别的可行性。结果未制成标样的玉米样品难以得到有效谱图,而标样中种胚在太赫兹波段未出现特征吸收。为进一步深入研究胚乳的太赫兹吸收,对玉米种子的胚乳进行了傅里叶红外光谱测定,结果表明不同品种的玉米胚乳谱在太赫兹谱区存在明显差异,且存在特征吸收。结论为进一步判别高、低油玉米品种以及其主要成分的太赫兹检测等提供参考。     

陈皮黄酮类化合物的太赫兹指纹谱检测与密度泛函理论解析

为了研究陈皮中黄酮类化合物太赫兹波段的指纹特征与其结构信息之间的变化关系,利用太赫兹时域光谱技术并结合密度泛函理论对陈皮中黄酮类化合物的太赫兹吸收光谱进行了仿真模拟和实验分析。首先,利用黄酮类化合物压片实验得到了在0.2～2.0 THz频段中橙皮苷、川陈皮素和橘皮素的太赫兹吸收谱,发现橙皮苷在1.63和1.89 THz处呈现出2个明显特征吸收峰,川陈皮素在0.42、0.66、0.97和1.51THz处具有4个特征吸收峰,橘皮素在0.41、0.53和1.03THz处可以观察3个吸收峰,接着,基于密度泛函理论的B3LYP杂化泛函方法,采用6-31G(d, p)和6-311G(d, p)基组对陈皮中橙皮苷、川陈皮素和橘皮素等典型黄酮类化合物分子进行太赫兹振动光谱的模拟计算。结果表明,酮类化合物的吸收峰大部分来自于其二面角的扭转振动,最大比例分别为13.0%、17.0%和25.2%。该研究揭示了酮类化合物太赫兹特征峰的响应机理,对开展陈皮中黄酮类化合物的太赫兹光谱快速检测具有重要的参考价值。     

基于太赫兹光谱的小麦粉中滑石粉测定技术

利用太赫兹时域光谱技术测量了小麦粉与滑石粉的混合样品在0.2～3.0 THz范围内的太赫兹波时域谱,对测试得到的时域信号进行傅立叶变换,得到样品信号与参考信号频域的振幅,再进一步提取测试样品的吸收系数和折射率。研究发现,随着滑石粉在样品中所占质量分数增加,样品的吸收系数和折射率都增大。6种测试小麦粉样品的平均折射率分别为1.62,1.68,1.71,1.72,1.73和1.81。试验结果表明,利用太赫兹技术可以测定出小麦粉中是否含有滑石粉,说明该技术在食品安全检测领域具有潜在的实用价值和十分重要的意义。     

THz-TDS技术在淀粉中明矾含量的定量分析应用研究

应用太赫兹时域光谱(Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术实现淀粉中食品添加剂明矾含量的定量分析。通过太赫兹时域光谱系统获取纯淀粉和纯明矾以及其混合样品的时域光谱与频域光谱,并计算获得混合样品的吸收系数谱与折射率谱。采用偏最小二乘法在混合样品的吸收系数与样品中明矾的质量份数之间建立相应的数学模型,通过模型进行预测实现混合样品中明矾的定量分析。经模型预测结果表明混合样品的吸收系数与样品中明矾的质量份数之间的相关性达到99.1%,预测精度可以达到98.2%以上。通过实验研究采用THz-TDS系统采集样品光谱信息并通过建立PLS数学模型对混合样品的吸收系数与样品中明矾的质量份数进行建模分析能够达到定量分析淀粉中明矾含量的目的。     

衰减全反射太赫兹时域光谱法快速分析脯氨酸溶液

文章研究了基于衰减全反射技术的太赫兹时域光谱用于对脯氨酸溶液进行定量识别的可行性。将脯氨酸配制成不同浓度的样品溶液,并对其在0.3～1THz频率下的光谱信息进行分析处理,通过计算获得该频段内样品的吸收图谱,对吸收图谱进行对比分析后选用0.5THz处的浓度-吸收系数关系通过简单线性回归分析建立拟合回归模型,得出回归方程的R~2为0.96,RMSE为4.23。通过建立的拟合回归模型对预测样品的浓度进行计算得出预测值,将预测值与真值之间建立拟合回归模型,得出回归方程的R~2为0.99,RMSE为0.51。研究表明,通过基于衰减全反射技术的太赫兹时域光谱法对脯氨酸溶液进行定量分析结果准确可靠,提供了利用太赫兹时域光谱技术对食品中液态样品浓度测定分析的新方式。     

蚕丝蛋白的生物活性研究

蚕丝作为一种天然生物高分子聚合物有着独特的物理机械性能.将天然家蚕丝在弱碱性条件脱胶后,浸泡于体外配制的模拟体液(SBF)内,最终采用环境扫描电镜(ESEM)、红外光谱(IR)对材料形态形貌及其物相组成进行分析讨论.结果表明:脱胶天然蚕丝纤维具有较好的表面生物活性及无机离子诱导能力,丝纤维表面出现晶体沉积.为天然蚕丝生物性研究及应用提供一定理论依据.     

乙烯基硅氧烷单体接枝家蚕丝的性能研究

采用新型乙烯基硅氧烷单体对家蚕丝接枝改性，通过红外光谱和扫描电镜分析，接枝单体足依靠物理沉积和化学键作用与纤维结合的。接枝后真丝织物的折皱回复性显著提高，手感更为柔软，且小影响家蚕丝的强度。接枝后家蚕丝的白度和染色性略有下下降，染色色牢度与未处理真丝织物基本相同。     

再生蚕丝蛋白纤维的定性与定量分析

对再生蚕丝蛋白纤维的外观结构、红外光谱及蛋白含量进行了测试分析,得出结论:再生蚕丝蛋白纤维在外观结构上和粘胶纤维相似,但它有蛋白质的特征峰,可以用红外光谱对其进行定性:用GB/T 2910.4-2009的NaCl0法测定纤维中的蛋白质含量。     

植物油的太赫兹时域谱分析

利用太赫兹(THz)时域谱技术测量了山茶油、麻油、橄榄油在0.3~1.5 THz范围内的THz波时域谱,使用迭代算法来计算分析三种植物油的折射率、吸收系数等重要的光学参数。结果表明三种植物油的吸收系数在此波段存在显著差异,三种植物油的平均折射率分别为1.458,1.468和1.452,植物油的折射率随着频率的增加而逐渐减小。该研究成果对于太赫兹时域光谱技术应用于不同的植物油成分及质量评价具有重要意义。     

太赫兹时域光谱技术测定淀粉中的丙烯酰胺

目的:利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术对丙烯酰胺、淀粉及两者混合物进行定性、定量检测。方法:通过采集时域光谱数据,获得丙烯酰胺、淀粉及两者混合物在THz波段的吸收谱与折射率谱;采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对淀粉中丙烯酰胺的低浓度含量进行回归拟合分析。结果:丙烯酰胺在1.33 THz处有一个明显的特征吸收峰,可用于物质识别;随着混合物中丙烯酰胺质量的增加,样品的吸收系数和折射率都呈现逐渐下降的趋势。由回归模型分析可得,混合物中丙烯酰胺质量含量与吸收系数、折射率都有良好的线性关系,其中基于折射率的PLS模型相关系数可达0.9994,标准误差0.1335%,检出极限0.4402%,定量限1.334%,最大绝对偏差小于0.2497%。结论:THz-TDS技术具有检测结果可靠的优点,可用于淀粉中丙烯酰胺含量的快速、无损检测,为太赫兹光谱检测食品中的有害添加物提供了理论基础。     

太赫兹技术在纺织行业中的应用

分析了太赫兹技术的国内外研究背景,随着太赫兹技术的发展,其广泛应用于各个领域。太赫兹在纺织行业的应用主要体现在太赫兹时域光谱对材料分析及太赫兹成像技术两个方面。太赫兹时域光谱技术可以用于鉴别结构相似、组分相同的纺织材料,传统红外技术则无计可施。利用太赫兹对纺织材料良好的透过性,探究适合于太赫兹安全扫描成像设备的频率成为一项热门课题。最后,综合国内外学者的研究成果,分析了太赫兹技术在纺织行业的发展前景。     

小麦粉中偶氮甲酰胺的太赫兹时域光谱检测

利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术对偶氮甲酰胺(小麦粉添加剂)、小麦粉及两者混合物进行测试,获得其在0.20~2.00 THz波段的吸收谱与折射率谱。结果显示,偶氮甲酰胺在1.93THz处存在1个明显的特征吸收峰,可用于物质识别。此外,随着混合物中偶氮甲酰胺含量的减少,样品的吸收系数逐渐上升,折射率逐渐下降。通过偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对小麦粉中偶氮甲酰胺的含量进行定量分析。结果表明,混合物中偶氮甲酰胺含量与吸收系数、折射率都有良好的线性关系,其中基于吸收系数PLS模型相关系数可达到0.999 9,标准误差为0.06%,检出极限可达0.11%,最大绝对偏差小于0.19%。     

牛奶丝酸性和中性染料的染色性能

采用Everacid酸性染料和Everset中性染料对牛奶酪素蛋白与丙烯腈接枝共聚纤维（简称牛奶丝）进行染色试验。染液pH值、染色温度、元明粉等对上染率的影响,以及这两类染料在牛奶丝上的染色速度和提升性能的研究表明,牛奶丝染色受pH值影响很大,说明染料与酪素蛋白之间的离子键结合对染料上染起重要作用;元明粉在各pH值下对上染率的影响显示,牛奶丝的等电点约为4;酸性染料对牛奶丝的初染率高、初染速度快,但80℃恒温下的上染速度却慢于蚕丝和羊绒;牛奶丝染色对pH值的敏感性大于蚕丝和羊绒,且其酸性染料上的提升力较蚕丝和羊绒差。