柔性复合吸波材料研究进展

吸波材料在隐身技术、电磁兼容、安全保护、微波暗室中的应用十分广泛,因而备受关注。然而传统吸波材料的功能单一,不能同时满足重量轻、涂层薄、柔性、环境适应性等多种需求,限制了其在柔性、可折叠和可穿戴设备中的应用。柔性复合吸波材料一般采用导电损耗、介电损耗和磁损耗等多种吸波机制联用,吸波效率高达99.99%以上,而且具备可折叠、可弯曲、可扭曲变形的特点,为吸波材料在未来人工智能、机器人及可穿戴设备领域的应用提供了重要思路。本文重点介绍碳基、聚合物基、超材料基等柔性复合吸波材料的一些重要研究进展,并对柔性复合吸波材料当前的挑战进行了总结,并对未来的发展趋势进行了展望。     

不同电极数石英谐振器集群力敏特性分析

为了提高石英力敏谐振器的力-频转换系数,根据石英晶体压电效应及各向异性特性,利用Matlab数值计算方法,研究了径向力作用时AT切石英晶体薄圆片内各点的应力分布特点,设计了不同基频及不同电极数的石英力敏谐振器集群,并对其力敏特性进行了测试。结果表明:谐振器的力敏特性与谐振器的谐振频率、电极位置及力作用方位有关;集成于同一晶体基片不同位置的谐振器谐振频率作差频处理,得到的差频信号仍具有显著的力敏特性,同时差频信号中材料自身干扰因素的影响得到了抑制;在非耦合状态下,同一晶体基片上电极集成数越多,差频组合形式越多,得到的叠加信号的力敏特性越显著;经差频及叠加处理,集成式石英六电极谐振器的力-频转换系数可达8655.8 Hz/N。这种结构的力敏谐振器可用于高稳定的数字式力传感器及相关姿态检测控制系统。     

DNA水凝胶在生物传感中的应用和发展

脱氧核糖核酸(DNA)是一种重要的生物分子,具有许多独特的性质如:信息传递、分子识别、可编辑等。DNA水凝胶同时具有DNA分子和水凝胶材料的优势,并且可以引入其他纳米材料获得多功能杂化水凝胶。相比于传统水凝胶,DNA水凝胶具有良好的特异识别能力以及可以按需设计的性质,从而被广泛应用于生物传感领域。本文围绕DNA水凝胶的合成、响应机制以及在传感领域的应用进行综述。按照不同的合成方法可分为线性DNA链缠绕水凝胶、枝状DNA自组装水凝胶、杂合DNA水凝胶。根据传感机制的不同又可以分为包埋封装法和非包埋封装法,包埋封装发法又分为:酶的包埋释放、抗原-抗体的包埋释放、纳米材料的包埋释放。本文总结了近几年DNA水凝胶在重金属离子检测、核酸检测、葡萄糖检测、蛋白质和代谢小分子检测,以及细胞检测等热门领域的研究情况,最后对其未来的发展进行了展望。     

圆盘式石英谐振器集群力频传感特性分析

石英晶体谐振器的力频效应在传感器方面有重要的应用,针对传统石英晶体谐振器力灵敏度偏低,以及温度变化等因素引起的频率漂移等难题,提出了一种在基于同一石英基片上的力敏谐振器集群。通过弹性力学方法理论推导和计算了石英晶体薄圆片受径向力作用时片内各点的应力分布,得到石英晶体谐振器圆盘内各点的力频特性,建立了石英谐振器集群力传感系统。实验结果表明石英谐振器集群力频灵敏度系数达到7333 Hz/N,力敏特性明显优于传统的单电极谐振器,该石英谐振器集群可以作为敏感元件应用于力(或应力)检测以及惯性传感器等数字式测控领域。     

写字机器人绘制纸基微流控芯片便携检测Ca2+

纸基微流控芯片是一种纸质基底芯片,具有性能优良、价格低廉的优势,然而其制备技术多依赖专业昂贵的设备,限制了纸基微流控芯片的发展。该文采用成本低廉的家用写字机器人,将具有敏感特性的智能水凝胶绘制在纸质基底材料上,得到具有水凝胶阀门的纸基微流控芯片。以Ca2+为模型靶标,该纸基微流控芯片能实现不同浓度（0.1 ~ 50 mmol/L）Ca2+溶液的裸眼定量检测,并具有很好的易用性和重现性。同时采用ILX506 CCD传感器制作纸基微流控芯片的数字显示设备,以实现芯片测量结果的自动读取功能。该方法能快速便捷、低成本地制备多条纸基微流控芯片,为其普适化制备提供了新的研究思路,在发展中地区具有良好的推广前景。     

适配体生物传感器在黄曲霉毒素B1检测中的应用

该文首先对黄曲霉毒素B1（AFB1）的相关性质及其传统检测方法进行了介绍,随后概述了近年来基于光学、电化学以及微流控芯片的适配体生物传感器的构建及其在AFB1检测领域中的应用,旨为适配体生物传感器的实际应用提供参考;并通过探讨目前开发的检测方法存在的问题,对适配体生物传感器前景和未来趋势进行了展望。     

居家诊断心肌梗死:基于适体的cTnI传感技术

心肌肌钙蛋白I(cTnI)是与急性心肌梗死(AMI)密切相关的生物标志物,被认为是诊断AMI的“金标准”。目前已有多种cTnI检测技术被开发,包括基于抗体和适体的检测方法。适体是一种能和靶标特异性结合的短的DNA或RNA序列,因其稳定性好、易合成和成本低等优点被用于cTnI检测平台的开发。本文根据信号转导方式,将cTnI检测法分为光学检测和电化学检测两大类,介绍了目前基于适体的cTnI传感技术研究进展,阐述了各类方法的检测原理、性能以及优缺点,对cTnI传感技术进行了总结并对其在居家检测中的发展进行了展望,希望为开发更灵敏、更便携的cTnI传感器提供借鉴和参考。     

具有大指向性开角及高发射电压响应的发射换能器

应用复合变幅杆及夹心式换能器结构,研制了一种指向性开角较大且发射电压响应较高的发射换能器。应用有限元方法对换能器的工作频率,发射电压响应及指向性进行了理论计算。并与实验结果进行了比较,结果较吻合。本文研制的换能器工作频率为75.6kHz,发射电压响应级达到1 56dB(基准值1V/μPa),-3dB发射指向性开角100°     

基于无掩膜光刻法的纸基微流控芯片制备与验证研究

为了开发新的纸芯片制备技术制作高精度的纸基微流控芯片,该文提出了一种基于无掩膜光刻技术的新制备方法。以疏水图案的表面接触角和液体在微流控通道内的流动情况为评价标准,研究了曝光、显影等关键工艺对疏水区域疏水强度以及液体流动情况的影响。研究结果表明,仅需2 s曝光时间制备的纸芯片疏水区域的接触角可达100.56°,亲疏水区域具有明显的区分,最小可实现的亲水通道和疏水屏障分别为(68±5)μm和(104±9)μm。将纸基芯片用于亚硝酸盐的检测,溶液浓度与显色区颜色强度之间呈良好的相关性,线性方程为Y=3.450X+34.83,r²=0.977 0。无掩模光刻法制备纸芯片无需制作掩膜版,减少了芯片制作的成本和时间,工艺简便,芯片精度高,为纸芯片制备和应用提供了有效手段。