压电晶体传感器驱动电路的研究

在压电晶体传感器中,石英晶体微天平(QCM)因其实时、快速和高敏感度高等优点已经获得了广泛应用.本文给出一套压电晶体传感器驱动电路,该电路基于模拟锁相环的工作原理,能有效地补偿晶体的静态电容,消除相位误差,晶体可以锁定在串联谐振状态下,通过外接设备可以测得精确度较高的晶体谐振频率和动态电阻.内部振荡电路由芯片MC12148外接变容二极管实现,可接入很宽的频率范围内的晶体进行使用.     

QCM法研究模拟体液中生物有机模板对类骨磷酸钙盐晶体的诱导作用

天然生物矿化是一个具有相当长周期的过程,其最显著的特征是其无机晶体的生长受控于有机分子所形成的基质.本文在采用人工合成复合性基质-壳聚糖,并在短时间内由基质模板于模拟体液(SCS)中诱导出无机晶体羟基磷灰石(HAp),首次利用石英晶体微天平(QCM)灵敏度高的性质来实时、在线监测羟基磷灰石的生长过程,并通过所得到的实验数据来比较复合氨基酸生物小分子对壳聚糖模板的诱导能力.     

硅橡胶导电复合材料电性能的DC/AC测试

对炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的伏-安特性进行了DC/AC测试.测试结果表明:该种导电复合材料具有非欧姆特性,电压与电流之间具有非线性关系.交流测试情况下,当交流电激励频率变化较小时,输出电流基本不受影响;而当频率变化较大时,输出电流发生了较明显变化,电流随着频率的增大逐渐增大.由此可知试样的电阻抗随着交流频率的增大而不断减小.在炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的导电体系中,隧道导电(电容阻抗)与搭接/接触导电(电阻阻抗)同时存在,隧道电流是非欧姆特性及频率增大时阻抗减小的主要原因.结果分析表明:对该类导电复合材料进行电阻(抗)测试时,需了解所使用测试仪器的激励电源模式.     

生物玻璃填充牙科复合树脂材料的制备及其性能

通过光固化的方法制备以磷灰石玻璃陶瓷和气相二氧化硅为无机填料的牙科复合树脂.采用扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)对复合材料的微观形貌进行分析,测量复合材料的三点抗弯强度.采用体外模拟体液(Simulated body fluid,SBF)浸泡法测试材料的生物活性.研究结果表明:材料的抗弯强度达到(137±10)MPa,能够满足牙齿修复的力学性能要求;材料往SBF中浸泡3 d后,在表面形成矿化的碳酸磷灰石晶体层,表明材料具有较强的生物活性,可加快该材料植入人体后与骨的结合,并有利于龋齿的修复愈合.     

硅酸盐水泥在模拟体液中降解和矿化性能

为了检测硅酸盐水泥(PC)在模拟体液(SBF)中降解和生物矿化性能,将硅酸盐水泥样品分别浸泡于模拟体液3,7及14 d后,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)等方法研究其生物矿化性能;并同时检测其失重率及模拟体液浸泡液的pH值变化情况.研究结果发现:随着浸泡时间的增长,硅酸盐水泥的质量增加;模拟体液在浸泡前3 d碱性较强,随后其pH值逐渐降低.X射线衍射、红外光谱图谱及扫描电镜图像表明:硅酸盐水泥浸泡3 d后,在其表面有碳酸钙生成;浸泡7 d后,其表面有碳酸羟基磷灰石生成.因此,硅酸盐水泥具有良好的生物矿化能力.     

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.     

基于石英晶体传感器的凝血酶原时间检测系统的研制

介绍了石英晶体传感器检测凝血酶原时间的基本原理,并以石英晶体为传感器研制了一套凝血酶原时间检测系统.该检测系统以单片机为控制核心,使用FPGA完成石英晶体的频率变化的测量功能,通过分析频率变化规律,计算出凝血酶原时间.检测系统具有体积小、灵敏度高、可实时检测、成本低廉等特点.     

碳纳米管/聚合物复合材料的微波介电特性

在考虑了碳纳米管和聚合物基质各自的复电容率的实部和虚部的基础上,运用电阻-电容(RC)网络模型和对数混合法则,导出了碳纳米管/聚合物复合材料的复电容率,并计算了不同碳纳米管含量时,单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料在3.0～13.0 GHz频率范围内的复电容率.在实验频率范围内,计算复电容率谱与实验谱相吻合.理论预见了碳纳米管/聚合物复合材料的微波介电损耗随碳纳米管含量的增加而明显增加.     

π网络法石英晶片电参数计算机测量系统

分析了基于ISA总线接口的π网络法石英晶片电参数测量原理、石英晶片的等效电路和使用π网络法测量石英晶片电参数的基本原理,提出了一种使用直接数字频率合成器(DDS)作为激励信号源的方法和以此为基础实现石英晶片电参数计算机测量系统结构的途径;使用Visual C 6.0多线程、动态贴图、实时数据库等技术设计了测量系统计算机应用软件,设计了用多线程进行数据采集的实现思路和关键程序,用动态贴图技术实现.通过分析石英晶片频率特性,获得其谐振频率、寄生频率、相对活力、杂波数等多种电参数.研究结果表明,用π网络法设计的石英晶体电参数计算机测量系统,测量精度高,系统性能稳定、可靠.     

影响石英晶体微天平频率变化因素的分析

由QCM技术与电化学技术联用,构成的电化学石英晶体微天平(EQCM)技术是一种有效的研究电极表面过程极其灵敏的新方法,在电化学反应机理、电聚合、表面电化学等领域的研究中,有其独到之处,具有很好的应用前景.但在我国,对QCM理论了解的人们不多,并且影响液相中石英晶体振荡频率变化的因素比较复杂,其实际应用的效果并不理想.本文详细分析了影响石英晶体微天平频率变化的因素.