基于介电泳微流控芯片实现amol级分子量检测

设计并制作了一种快速检测宫颈癌细胞C4II的微流控芯片。制作的微芯片结构是采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺制备的硅模具为核心的复合结构,微芯片中包含一个10×10的微腔室阵列,单个微腔室底面半径40μm,高度500μm,整个微腔室的理论溶液体积达到250 pL。荧光检测系统采用波长(340±15)nm的激发光滤波片和波长(480±30)nm的接收光滤波片的最佳滤光类型,同时利用介电泳(DEP)法浓缩核酸以及采用硅烷偶联法固定核酸探针OMU-opy2来增加荧光强度。实验结果表示,该微流控芯片能检测到有效荧光的样品溶液最低浓度可低至7.8 nmol/L,从而微芯片的RNA分子量检测极限提升至1.9 amol。     

三层多晶硅结构的挠曲式静电驱动MEMS微反射镜

将悬臂梁结构与平行平板型结构相结合,研发了一种挠曲式静电驱动微电子机械系统(MEMS)微反射镜。为了实现大扭转角度、小驱动电压的设计目标,通过仿真实验进行对比分析,确定了微反射镜的相关尺寸。采用低压化学气相沉积、光刻、反应离子刻蚀和溅射等工艺,成功制备出了一种具有三层多晶硅结构的微反射镜。在制备过程中得出氢氟酸去除牺牲层(磷硅玻璃)释放出微反射镜结构的最佳刻蚀时间为45 s。制作了开关频率为200 kHz的MOSFET高速驱动电路,电路中的栅极驱动电阻(R_G)是影响输出的关键因素。实验结果表明,当R_G额定功率为300 W、电阻为47Ω时,微反射镜能够达到足够启动速度,实现高速开关的设计目标。最后,设计并搭建了微反射镜的测试系统,施加60 V的驱动电压进行测试,通过显微镜观察到微反射镜的明显动作变化以及屏幕上光斑的位移变化,表明制备的微反射镜可正常驱动。     

偏高岭土地聚物制备条件及其水化过程

研究了青岛高岭土制备地聚物的最佳条件和地聚物的水化过程。重点考察了水灰比、碱激发剂掺量、水玻璃模数等因素对地聚物抗压强度的影响。结果表明：以高岭土煅烧得到的偏高岭土为原料制备地聚物,当水灰比为 ０.３５、碱激发剂掺量为 ２１％、水玻璃模数为 １.４时,地聚物具有较高的强度。由此制备的地聚物试块在 ５０℃下用保鲜膜包裹养护 ９ｄ再自然养护 １９ｄ,其抗压强度为 ７１ＭＰａ。通过 ＸＲＤ、ＳＥＭ对地聚物的水化过程进行了研究,揭示了地聚物不同水化时间的微观结构变化,结果表明：地聚物在水化过程中,先脱水缩聚生成小颗粒地聚物前驱体,然后进一步生成相对较大的分子,最后连接成网状结构,形成致密结构;其水化产物主要是网状无定型的硅铝凝胶,对应的 ＸＲＤ衍射区域为 ２０°～３０°。     

基于靛红双席夫碱-氧化石墨烯荧光传感器快速检测柠檬黄含量的应用研究

对三种靛红双席夫碱的荧光性质进行了深入的研究,选出荧光强度较高的靛红缩对苯二胺双席夫碱(L4)作为产生荧光的化合物,利用席夫碱L4和柠檬黄在氧化石墨表面吸附能力不同,建立了席夫碱-氧化石墨烯荧光传感器测定了柠檬黄含量的新方法,柠檬黄浓度在8.58ng·L-1³27ng·L-1范围内,其浓度与荧光强度值具有良好的线性关系,回归方程为F=0.4454CTz-2.9562,R=0.991,检出限为0.34ng·L-1,该方法已应用于饮料中柠檬黄含量的检测。     

SOI基底上制备的用于检测机器人手指接触力的微压阻式力传感器

为了使工业机器人可以稳定、高效地完成夹持任务,设计并制备了三种不同结构的微压阻式力传感器。利用热氧化、硼扩散掺杂、光刻、反应离子刻蚀、物理气相沉积和阳极键合等微电子机械系统(MEMS)加工工艺在绝缘体上硅(SOI)基底上制备出了尺寸均为2 mm×2 mm×0.5 mm的三种微压阻式力传感器。通过封装前后对三种传感器在z方向上的应力灵敏度测试,结果表明第二种传感器的灵敏度较佳,封装前可达0.18 mV/mN,封装后仍可达0.096 mV/mN,仅减少了0.084 mV/mN,仍具有良好的线性关系,输出特性的趋势与预计一致。同时,这三种不同结构的传感器各方向之间的串扰均小于5%,非线性小于满量程的3%。通过封装前后力传感器性能对比,为优化此类传感器设计提供了实验数据,为后续配置在机器人的指尖上实现高效、稳定的操作提供了参考。     

基于WAPI技术的智能仪器设备标签远程识别研究

当前智能仪器设备标签的远程识别,虽打破了以往人工记录的传统模式,但基于WLAN技术的远程识别,无法保证传输过程的安全保密性,为此提出基于WAPI技术的智能仪器设备标签远程识别研究。首先,在分析智能仪器设备标签远程识别频率的基础上,确定标签芯片的三种阻抗变化;其次,在WAPI技术下,根据对等保密访问的特性,协商远程识别的密钥,进而通过绑定智能仪器设备标签数字证书,实现高效远程识别。根据对比实验的结果可知,在识别距离为3 m,以及识别设备数量为490的前提下,基于WAPI技术的智能仪器设备标签远程识别方法,在保证识别成功率的基础上,保障了识别过程的安全性,其识别安全率高达96.1%。     

地沟油在醇基燃料中资源化利用关键技术研究

以地沟油和甲醇为原料,以氢氧化钾为催化剂,研究了地沟油生产生物柴油的工艺,以酯化率为考察指标,探讨了醇油摩尔比、反应时间、反应温度和催化剂用量对酯交换反应酯化率的影响,确定了地沟油生产生物柴油的最适宜条件为反应温度65℃,反应时间2.5h,醇油质量比为1∶5,催化剂用量为9%(占油质量比),其转化率可达到92.1%,该最佳制备条件稳定性和重现性良好,且以此最佳条件制备的生物柴油流动性能和燃烧性能较好;同时从正己醇、油酸、仲辛醇和环已醇中筛选出1∶1∶1正己醇-油酸-仲辛醇为助溶剂,以此为助溶剂的生物柴油--醇基燃料溶液均一稳定,互溶效果良好。还研究了促燃剂二茂铁对生物柴油-醇基混合燃料燃烧热的影响,结果表明当二茂铁为0.60%时,助燃效果好,而且减少了消烟和炭残渣遗留量。最终获得了生物柴油-醇基燃料最佳配方为生物柴油12%,助溶剂8%,助燃剂0.60%。以此配方生产的生物柴油-醇基混合燃料污染小,热值高,且经济效益良好。     

载纳米TiO2剑麻抗菌纤维的制备及其抗菌性能研究

选取了天然剑麻纤维为原料,利用化学接枝改性技术制备了剑麻抗菌纤维。考察了反应时间、反应温度以及溶液pH值对剑麻纤维表面接枝纳米TiO2和表面形貌的影响,确定了最佳制备工艺条件为:反应溶液pH=5、温度为75℃、反应时间为2h。通过扫描电镜、X-射线衍射分析仪、红外光谱仪和X-射线能谱分析仪等方法对产品的表面形貌、相结构、特征基团、成份含量进行了表征测试,抑菌圈实验表明载纳米TiO2剑麻抗菌纤维抑菌活性较高。     

基于表面微加工标准工艺的电容式MEMS麦克风

设计了一种基于微电子机械系统(MEMS)工艺的电容式麦克风的结构,并基于表面微加工工艺制备了MEMS麦克风。为了优化麦克风结构,通过对比现有麦克风的优缺点,在麦克风可动电极的支撑部分设计了带有刻蚀孔的结构。仿真结果表明,该结构可减小空气阻尼、提高麦克风的信噪比和麦克风在低频段的灵敏度。该麦克风结构的制备工艺可标准化,以便代加工。测试结果表明,在偏置电压为0～20 V时,麦克风的静电电容随着偏置电压的增大而增大,并且预计偏置电压达到20 V附近时可动电极与固定电极接触。本研究为MEMS电容式麦克风的结构优化提供了一种可靠的方案。