【摘要】：微通道塑料薄膜(Micro Capillary Film,MCF)是一種內含多根微米級平行長直中空通道的塑料薄膜。MCF加工原材料可選擇范圍廣泛,具有集成的多微通道的結構特點。其比表面積大、機械性能和傳熱傳質性能優(yōu)良,微結構尺寸可以控制在微米級別,適用于空間受限的場合,在生物醫(yī)學和化學品檢測、換熱、微流控和微反應器等領域具有極大的研究價值。論文主要針對MCF在化學品檢測方面的應用進行了研究,開發(fā)了以MCF為反應試劑載體的不同檢測方法,制作了相應的便攜式快速檢測設備,具有較大的應用價值。主要研究內容和結果如下:1.制備了以MCF為反應試劑載體的水楊酸和過氧乙酸的快速檢測樣條。探究了將反應試劑固定在微通道內部的方法,采用糊化淀粉之后進行真空冷凍干燥的工藝,成功制備了 MCF快速檢測樣條。反應試劑中淀粉的濃度均為10%,三氯化鐵的濃度為2%,碘化鉀的濃度為0.25%,實現(xiàn)了對濃度范圍為0～lg/L的水楊酸和0～100mg/L的過氧乙酸進行半定量檢測,反應時間為30～60s。此外,利用顯微鏡觀察拍照和ImageJ軟件進行處理,擬合了樣條內部灰度值與溶液濃度的關系。水楊酸檢測結果灰度值與濃度呈線性關系(y=-0.0098x+1.6826),過氧乙酸檢測結果灰度值與濃度呈二次函數關系(y=-0.0036x2-0.0324x+122.41)。實際應用時測出MCF樣條通道內部的灰度值,代入關系式中,可對水楊酸與過氧乙酸的濃度進行定量檢測。該樣條適合用于日常生活,便于向市場推廣,具有較大的實用價值。2.制作了四分區(qū)的分級顯色過氧化氫快速檢測樣條,提出了一種新穎的快速檢測方式。利用不同濃度的反應試劑對待測溶液的檢出限不同,充分結合MCF多通道的特性,將傳統(tǒng)的比色法轉換為判斷多少個區(qū)域的反應試劑顯色。該樣條通道內反應試劑中淀粉的濃度固定為10%,碘化鉀濃度分別為1%、0.5%、0.25%和0.1%,對過氧化氫溶液的檢測時間設置在30s,可實現(xiàn)對濃度范圍為0～0.12%的過氧化氫溶液進行半定量檢測。與普通的比色樣條相比,該樣條消除了人們對于顏色深淺的主觀判斷,相比較而言其結果準確性更高、結果更加直觀。而且該檢測方法對檢測人員比較友好,對于患色盲或色弱的人群同樣適用,其普及性更強,受眾更廣,具有較大的經濟實用價值。3.制作了與MCF檢測樣條相配套的便攜式快速檢測設備。該設備利用灰度傳感器對待測物體反射率的感應,采用STM32F103單片機,編寫了相應的C語言程序,實現(xiàn)了對水楊酸和過氧乙酸溶液的定量檢測。實驗中灰度傳感器到樣條的距離設置為1cm,并固定灰度傳感器和樣條的位置,傳感器對光敏電阻兩側的電壓值進行300次采樣并轉化成電平,求其平均值。研究了電壓值與溶液中待測試劑濃度的關系,結果與水楊酸濃度呈線性關系(y=0.0021x-0.4366),與過氧乙酸濃度呈二次函數關系(y = 0.000233x2-0.1254x+17.636)。之后,將擬合結果代入原程序中,使快速檢測儀可直接輸出待測溶液的濃度。該快速檢測儀具有體積小、重量輕、方便攜帶、制作成本低、檢測迅速和結果直觀的特點,適合日常和現(xiàn)場等對精確度要求不高的情況進行檢測,具有較大的經濟價值。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ320.721;O652
【圖文】：

微通道塑料薄膜（ＭＣＦ）是一種內含多根微米級平行長直中空通道的塑料逡逑薄膜，通過對加工參數的調節(jié)，可以有效控制ＭＣＦ的通道數量、形狀和尺寸，逡逑微通道內徑一般控制在１０＾ｍ￣５００ｐｍ之間［７］，ＭＣＦ的實物圖和橫截面圖如圖１．１逡逑（ａ，ｂ）所示。逡逑k逡逑圖１．１邋ａ．邋ＭＣＦ的實物圖；ｂ．邋ＭＣＦ的橫截面圖１ｓ’９１逡逑ＭＣＦ這種結構的比表面積大，機械強度高，已經受到了科技和工業(yè)界的廣逡逑１逡逑

原料由料斗加入后在螺桿旋轉和電加熱的共同作用下變成熔融狀態(tài)，再通過逡逑齒輪泵輸送到機頭，壓力反饋控制系統(tǒng)監(jiān)控并調節(jié)機頭壓力，確保電機能夠穩(wěn)定逡逑擠出。加熱圈及其控制系統(tǒng)用于控制機筒和機頭口模處的溫度。如圖１．２所示，逡逑通過針頭將空氣注入剛離開機頭口模的塑料薄膜內，然后塑料熔體在牽引機帶動逡逑作用下迅速拉伸變形，之后在水槽內快速冷卻定型為固態(tài)的徵通道塑料薄膜，在逡逑這個過程中其內部所包含的微通道結構逐漸成型，最終得到擠出制品。本課題組逡逑是目前國內唯一一家掌握ＭＣＦ成型加工技術的研究單位［１１＿１３］，設計和搭建了逡逑ＭＣＦ成型加工工藝的研究裝置，成功制備了以ＴＰＵ或ＬＬＤＰＥ為原料、不同通逡逑道形狀的１０孔、１９孔和２８孔的ＭＣＦ制品。逡逑｜聚物熔體逡逑計頭c劭椋鯻咄峰義稀觥巍澹簦義希體五胃醭鑫镥義�？逦牵引辶x賢跡保澹插澹停茫頻募庸な疽饌跡梗蒎義銜⑼ǖ浪芰媳∧さ撓諾惆ǎ罕缺礱婊螅刃閱芙蝦�；掺[嗜崛�，弯曲辶x險鄣笪⑼ǖ啦換岢魷腫樅蟣蘸舷窒蟆Ｋ梢允迪指髦軸繽ǖ佬巫吹謀浠�，蚁X義洗

本文編號：2755527