【摘要】：微通道塑料薄膜(Micro Capillary Film,MCF)是一種內(nèi)含多根微米級(jí)平行長(zhǎng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)。其比表面積大、機(jī)械性能和傳熱傳質(zhì)性能優(yōu)良,微結(jié)構(gòu)尺寸可以控制在微米級(jí)別,適用于空間受限的場(chǎng)合,在生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)品檢測(cè)、換熱、微流控和微反應(yīng)器等領(lǐng)域具有極大的研究?jī)r(jià)值。論文主要針對(duì)MCF在化學(xué)品檢測(cè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究,開發(fā)了以MCF為反應(yīng)試劑載體的不同檢測(cè)方法,制作了相應(yīng)的便攜式快速檢測(cè)設(shè)備,具有較大的應(yīng)用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.制備了以MCF為反應(yīng)試劑載體的水楊酸和過(guò)氧乙酸的快速檢測(cè)樣條。探究了將反應(yīng)試劑固定在微通道內(nèi)部的方法,采用糊化淀粉之后進(jìn)行真空冷凍干燥的工藝,成功制備了 MCF快速檢測(cè)樣條。反應(yīng)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(shí)現(xiàn)了對(duì)濃度范圍為0～lg/L的水楊酸和0～100mg/L的過(guò)氧乙酸進(jìn)行半定量檢測(cè),反應(yīng)時(shí)間為30～60s。此外,利用顯微鏡觀察拍照和ImageJ軟件進(jìn)行處理,擬合了樣條內(nèi)部灰度值與溶液濃度的關(guān)系。水楊酸檢測(cè)結(jié)果灰度值與濃度呈線性關(guān)系(y=-0.0098x+1.6826),過(guò)氧乙酸檢測(cè)結(jié)果灰度值與濃度呈二次函數(shù)關(guān)系(y=-0.0036x2-0.0324x+122.41)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)測(cè)出MCF樣條通道內(nèi)部的灰度值,代入關(guān)系式中,可對(duì)水楊酸與過(guò)氧乙酸的濃度進(jìn)行定量檢測(cè)。該樣條適合用于日常生活,便于向市場(chǎng)推廣,具有較大的實(shí)用價(jià)值。2.制作了四分區(qū)的分級(jí)顯色過(guò)氧化氫快速檢測(cè)樣條,提出了一種新穎的快速檢測(cè)方式。利用不同濃度的反應(yīng)試劑對(duì)待測(cè)溶液的檢出限不同,充分結(jié)合MCF多通道的特性,將傳統(tǒng)的比色法轉(zhuǎn)換為判斷多少個(gè)區(qū)域的反應(yīng)試劑顯色。該樣條通道內(nèi)反應(yīng)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(duì)過(guò)氧化氫溶液的檢測(cè)時(shí)間設(shè)置在30s,可實(shí)現(xiàn)對(duì)濃度范圍為0～0.12%的過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行半定量檢測(cè)。與普通的比色樣條相比,該樣條消除了人們對(duì)于顏色深淺的主觀判斷,相比較而言其結(jié)果準(zhǔn)確性更高、結(jié)果更加直觀。而且該檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)人員比較友好,對(duì)于患色盲或色弱的人群同樣適用,其普及性更強(qiáng),受眾更廣,具有較大的經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值。3.制作了與MCF檢測(cè)樣條相配套的便攜式快速檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備利用灰度傳感器對(duì)待測(cè)物體反射率的感應(yīng),采用STM32F103單片機(jī),編寫了相應(yīng)的C語(yǔ)言程序,實(shí)現(xiàn)了對(duì)水楊酸和過(guò)氧乙酸溶液的定量檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)中灰度傳感器到樣條的距離設(shè)置為1cm,并固定灰度傳感器和樣條的位置,傳感器對(duì)光敏電阻兩側(cè)的電壓值進(jìn)行300次采樣并轉(zhuǎn)化成電平,求其平均值。研究了電壓值與溶液中待測(cè)試劑濃度的關(guān)系,結(jié)果與水楊酸濃度呈線性關(guān)系(y=0.0021x-0.4366),與過(guò)氧乙酸濃度呈二次函數(shù)關(guān)系(y = 0.000233x2-0.1254x+17.636)。之后,將擬合結(jié)果代入原程序中,使快速檢測(cè)儀可直接輸出待測(cè)溶液的濃度。該快速檢測(cè)儀具有體積小、重量輕、方便攜帶、制作成本低、檢測(cè)迅速和結(jié)果直觀的特點(diǎn),適合日常和現(xiàn)場(chǎng)等對(duì)精確度要求不高的情況進(jìn)行檢測(cè),具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ320.721;O652
【圖文】：

微通道塑料薄膜（ＭＣＦ）是一種內(nèi)含多根微米級(jí)平行長(zhǎng)直中空通道的塑料逡逑薄膜，通過(guò)對(duì)加工參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以有效控制ＭＣＦ的通道數(shù)量、形狀和尺寸，逡逑微通道內(nèi)徑一般控制在１０＾ｍ￣５００ｐｍ之間［７］，ＭＣＦ的實(shí)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(shí)物圖；ｂ．邋ＭＣＦ的橫截面圖１ｓ’９１逡逑ＭＣＦ這種結(jié)構(gòu)的比表面積大，機(jī)械強(qiáng)度高，已經(jīng)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(zhuǎn)和電加熱的共同作用下變成熔融狀態(tài)，再通過(guò)逡逑齒輪泵輸送到機(jī)頭，壓力反饋控制系統(tǒng)監(jiān)控并調(diào)節(jié)機(jī)頭壓力，確保電機(jī)能夠穩(wěn)定逡逑擠出。加熱圈及其控制系統(tǒng)用于控制機(jī)筒和機(jī)頭口模處的溫度。如圖１．２所示，逡逑通過(guò)針頭將空氣注入剛離開機(jī)頭口模的塑料薄膜內(nèi)，然后塑料熔體在牽引機(jī)帶動(dòng)逡逑作用下迅速拉伸變形，之后在水槽內(nèi)快速冷卻定型為固態(tài)的徵通道塑料薄膜，在逡逑這個(gè)過(guò)程中其內(nèi)部所包含的微通道結(jié)構(gòu)逐漸成型，最終得到擠出制品。本課題組逡逑是目前國(guó)內(nèi)唯一一家掌握ＭＣＦ成型加工技術(shù)的研究單位［１１＿１３］，設(shè)計(jì)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(jì)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�，传热虚嗆轿r�；掺[嗜崛�，弯曲辶x險(xiǎn)鄣笪⑼ǖ啦換岢魷腫樅蟣蘸舷窒�。它可以实现各州S繽ǖ佬巫吹謀浠�，蚁X義洗

本文編號(hào)：2755527