石英晶体微天平

摘要： 湿敏材料是决定湿度传感器性能的关键,本研究将具有特殊化学结构的纤维素和琼脂这两种生物质材料有机结合起来,制备具有不同湿度敏感性的硝化纳米纤维素/琼脂(nitrocellulose nanocrystals/Agar,NCNCs/Agar)复合敏感膜材料,基于石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)制备出具有高灵敏度的湿度传感器。结果表明,NCNCs/Agar复合敏感膜修饰的QCM湿度传感器的灵敏度和频率响应值较单一材料敏感膜修饰的QCM均有较明显的提高。经过优化测试,得到NCNCs与琼脂的最佳质量比为1∶25,涂覆2.049μg敏感材料的QCM传感器(QCM-b)性能最优异。在相对湿度(RH)11%~84%下,QCM-b具有良好的线性(R^(2)=0.9933),灵敏度为32.54Hz/%RH。在RH 11%~97%下,QCM-b响应值可达到-5820Hz,具有优异的对数拟合系数(R^(2)=0.9994),恢复时间短(5s),并且具有良好的重现性和长期稳定性,显示出在湿度探测领域的良好应用前景。

摘要： 铅卤钙钛矿因其优异的光电性能引起了人们的极大关注,但由于其内在的不稳定性以及铅的毒性问题,限制了其实际应用。本文制得一种性能较稳定的无铅铜基钙钛矿Cs_(2)CuBr_(4),利用其对湿度较为敏感的特性,创制了基于Cs_(2)CuBr_(4)敏感膜的石英晶体微天平(quartz crystal microbalance, QCM)湿度传感器。结果表明,当钙钛矿溶液的浓度小于0.4μg/μL时,敏感膜在11%~84%相对湿度下具有良好的湿度传感性能。其中最优浓度为0.3μg/μL(QCM-3)、薄膜质量398.95ng时,传感器具有高灵敏度(37.65Hz/%RH),优异的对数线性关系(R^(2)=0.9948)和快速的响应/恢复时间(5s/1s)。由此可见,无铅铜基钙钛矿Cs_(2)CuBr_(4)在湿度传感领域具有良好的应用前景。

摘要： 随着物联网信息化技术的发展,湿度传感器检测精度的要求越来越高,研究具有更好湿敏特性的材料变得日益重要。采用溶胶凝胶法制备了一种具有均匀棒状结构、绿色无毒的羟基磷灰石纳米材料,并将其负载在石英晶体微天平(QCM)上,构筑了高稳定性和敏感性的湿度传感器。通过测量QCM的共振频移,研究了所构筑传感器的湿敏特性,其共振频移源于水分子氢键吸附所引发的附加质量负载变化。检测结果显示,该传感器能在11%~97%相对湿度范围内完成湿度检测,且灵敏度高(20.16 Hz/RH)、响应时间短(12 s)、重现性好。研究成果在制造绿色无毒高灵敏性的湿度传感器方面具有一定应用价值。

摘要： 为了实现D-柠檬烯气体的检测,基于热聚合法合成了分子印迹聚合物(MIP)作为传感器敏感材料,通过自组装形式与石英晶体微天平(QCM)结合形成MIP-QCM传感器,并研制了一种D-柠檬烯气体的检测系统。研究结果表明,所开发的气体检测系统在300~2400 mg/m^(3)的质量浓度范围内对D-柠檬烯气体呈现良好的线性响应,其灵敏度为0.055 Hz/(mg·m^(-3)),响应时间为115~182 s,恢复时间为95~164 s。此外,系统检测频率响应值的标准差为2.16%,并且频率下降偏移小于5%,展现出良好的重复性和稳定性。

摘要： 石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)作为一种质量敏感型的传感器,具有高精度(可达纳克级)、实时数字频率输出、操作简单等优点,近年来被广泛应用于湿度监测领域。国内外的众多研究者们通过不断革新QCM湿敏传感材料,使得QCM湿敏传感器性能得到大幅提升。本文分析了QCM的结构和工作原理,并阐述了近几年基于二维材料、金属氧化物和聚合物等湿敏材料研制的高灵敏QCM湿度传感器及其在呼吸监测、疾病诊断、皮肤湿度和物体含水率监测方面的应用研究进展。

摘要： 介孔材料广泛应用于储能、催化和湿度传感领域.以有序介孔氧化硅材料SBA-15为模板,通过纳米铸造法制备出比表面积大于1000 m^(2)/g的CMK-3介孔碳材料,并采用过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)氧化法对其进行了羧基功能化改性.利用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、全自动比表面积和孔隙度分析仪对材料进行了表征.研究结果表明,功能化前后的CMK-3介孔碳材料都具有良好的有序介孔结构.石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)湿敏测试结果表明,在羧基功能化改性后该材料对不同的湿度环境均有较好的响应,材料的湿敏性能得到了显著增强,特别是在97%RH高湿度的测试中获得了高达1600 Hz的响应,在高湿度传感器方面有较好的应用前景.

摘要： 石英晶体微天平传感器是一种灵敏度可达纳克级甚至皮克级的质量型传感测量技术,在高灵敏化学检测、非标记生物传感领域具有广泛应用价值。无金属激励电极裸石英晶体微天平传感器突破了传统石英晶体微天平传感模式,在高频石英晶体高灵敏质量传感、石英晶体微阵列检测等领域表现出诸多的优点和独特的应用价值。本文对无极石英晶体微天平传感器进行了全面的梳理和总结。首先,从无极石英晶体的等效电路模型出发,简单介绍了无极石英晶体传感器的传感原理,阐述了无极石英晶体振动激励方法的演变历程。然后,重点讨论了四种无极石英晶体传感器的信号测量方法,包括振荡器法、阻抗分析法、QCM-D测量法、电磁压电声学测量法等,分别论述了其原理及发展趋势。最后,归纳了无极石英晶体微天平传感器在化学生物传感领域的研究现状,并展望了其未来的发展。

摘要： 以丙烯酰胺(AM)为单体,壳聚糖(CS)与氧化石墨烯(GO)为功能组分,N,?N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过自由基聚合法制备PAM/CS/GO水凝胶.采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)和万能试验机对水凝胶的结构与性能进行测试与表征.利用石英晶体微天平(QCM)研究该水凝胶薄膜在不同湿度条件下的吸湿行为.实验结果表明:相对于PAM/CS水凝胶,PAM/CS/GO水凝胶的力学性能得到显著提升,最大断裂伸长率为2039％,最大断裂应力达到237?kPa;随着空气相对湿度从33％增加到85％,水凝胶薄膜修饰的QCM湿度传感器频率响应变化从12.2?Hz增大到22.3?Hz.

摘要： 基于谐振调幅电压激励石英晶体微天平设计了一种分子键裂型生物传感系统.该传感系统通过Arduino控制数字信号发生器DDS 9854产生正弦波以激励9.98 MHz压电石英晶体.采用了自主振荡电路法和被动激励振荡法,在低振幅(2V)下以谐振电路法测定晶体谐振频率,通过高速继电器切换到被动调幅激励电路中,经数控放大器调节不同激励电压实现谐振调幅,增大石英晶体表面的剪切动量,从而实现分子键裂.随着调幅电压的升高,晶体表面物质的动量增加,导致分子键断裂,通过谐振电路频率和调幅电压值在数分钟内可得到晶体表面物质结合强度的信息.将传感系统应用于A型金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白(蛋白质A)和免疫球蛋白IgG体系,在调幅电压激励下会抑制二者的结合.同时,在不同激励电压下可区分蛋白质A与IgG的结合强度.

摘要： 空间环境污染监测中,石英晶体微天平(QCM)传感器可通过增加比表面积增强对有机污染分子的吸附能力,通过表面超疏水化减小水分子的影响,从而提高传感器的探测精度.文章采用水热法在QCM表面制备ZnO纳米棒阵列膜,并对其形貌和物化性能进行实验测试.研究结果表明:ZnO纳米棒的顶端呈六边形,属于六方纤锌矿结构;ZnO纳米棒沿(002)晶面择优生长,具有较低的表面自由能;纳米棒之间存在空隙,表面接触角可达150°,表现出超疏水性能;ZnO纳米棒阵列增加了有机分子的吸附位点,使石英晶振吸附有机分子的能力更强;同时,ZnO纳米棒阵列具有一定的光催化性能,140 min内光催化降解罗丹明B的效率约为35.5％.以上研究工作可为空间环境有机分子污染监测提供技术参考.

摘要： 石英晶体微天平作为质量敏感型传感器，因其体积小、携带方便、灵敏度高、智能程度高、可远距离探测等优点在军队装备以及商用产品中十分常见。本文通过交联法制备出了基于乙酰胆碱酯酶(ACHE)的石英晶体微天平(QCM)生物传感器,并对该传感器的灵敏度、选择性、重复性和稳定性等气敏性能进行了测试.此外,本文对薄膜的气敏响应机理进行了研究.实验结果显示该传感器对甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体进行检测的线性响应范围为0mg/m3to40mg/m3,检出限为0.26mg/m3.传感器具有很高的响应拟合线性度,良好的选择性和重复性,为室温下气态有机磷毒剂的检测提供了一种简便易行的方法.

摘要： 文章介绍了石英晶体微天平(QCM-D)的结构及工作原理,综述了其在矿物加工领域中的应用现状.QCM-D可用于药剂、金属离子与矿物表面相互作用过程的实时原位监测,可测定吸附层质量和厚度随时间的变化;并可同时得到吸附层黏弹性参数,由此推测出吸附层的结构变化.基于QCM-D的工作原理和应用特点,为在原位条件下研究药剂在矿物表面吸附层的结构性状,了解矿物与浮选溶液之间作用的全过程,探讨药剂在矿物表面的作用机理起到了积极的推动作用.

摘要： 采用新的表征手段——石英晶体微天平(QCM)研究了市售自抛光树脂的自水解行为.定性研究了在水和人造海水中树脂膜层的水解过程以及流速对树脂自水解过程的影响,并据此探讨了可能的机理.

摘要： 随着工业与经济社会的发展,水污染日益成为制约中国可持续发展和人民生活质量的重要因素.特别是在中国水资源稀缺的前提下,水污染的治理逐步成为环境治理领域的重要研究方向.rn 石英晶体微天平是环境水处理领域中的一种新型技术，它是当今微电子、生物医学工程和材料学等相互结合发展的产物，作为一种实时、高精度的微质量传感器，它具有操作方便、使用成本低、无需标记，特异性好、灵敏度高和响应迅速的优点。rn 其原理是一片石英晶体传感器夹在两片电极中间形成三明治结构。在电极两端加入一个交流电压，由于石英片的压电效应，芯片会在传感器的共振频率处引发一个小的剪切振动。传感器的共振频率依赖于总的振动质量。当交流电压关闭后，石英的振动呈指数衰减，这个衰减被记录下来。通过同步检测得到共振频率(f)和耗散因子(D)，系统包含的软件可以对吸附分子层的质量、厚度、粘度和弹性进行定量分析，并进行动力学模拟。

摘要： 作为一种低成本、高效的传统废水处理技术，絮凝技术是现阶段最有效的去除水中天然有机物的方法。而筛选适宜的絮凝剂类型和最经济的浓度则是优化水处理过程，实现经济性水处理的研究重点。本文使用不同的絮凝剂修饰石英晶体微天平芯片，可获得不同性质的材料表面。通过将不同浓度和组成的污水通过芯片表面，可以获得NOM吸附质量随时间的变化关系，从而实时研究NOM吸附行为的动力学以及不同组成的吸附选择性。同时，Q-Sense公司的QCM-D技术还能够提供吸附层的粘弹性信息，从而表征絮凝剂与所吸附的NOM结合过程中二者结构的变化以及相关性质的转变。

摘要： 汽车发动机的磨损约有75%发生在冷启动瞬间，采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了三种发动机油(SN5W-40级别)在不锈钢表面的吸附行为.结果发现,1#发动机油的吸附行为与基础油相似,很快达到吸附平衡,吸附层为黏弹性薄膜,在正庚烷冲洗后吸附层全部脱附;2#和3#发动机油的吸附过程相似,随着时间的增长,吸附层的质量不断增加,形成的吸附层为黏弹性薄膜,在正庚烷冲洗后吸附层部分脱附,逐渐形成了稳定的吸附层,此吸附层仍为黏弹性薄膜.研究了样品浓度、温度以及进样速度对吸附过程的影响.结果表明:饱和吸附质量与样品浓度成正比,而在冲洗后达到稳定吸附时,吸附质量随着样品浓度的增加而增加;温度的升高不利于样品在不锈钢晶片表面的吸附,有利于冲洗过程的脱附,温度越高,脱附率越高;进样速度对吸附过程的影响并不显著.

摘要： 采用石英晶体微天平(QCM)研究空气环境中的臭氧对青铜的初期腐蚀行为，同时借助扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱对青铜试片表面形貌及腐蚀产物进行分析。结果表明，臭氧对青铜具有较强的腐蚀作用，不同臭氧浓度及不同温度对青铜的腐蚀程度不同，其腐蚀程度随着臭氧浓度和温度的增加而加重;青铜在潮湿的臭氧环境中初期腐蚀产物主要是Cu2O和Cu2(OH)2CO3。

摘要： 本文采用极化曲线、交流阻抗结合石英晶体微天平和红外光谱测量初步考察了弱酸性介质中壳聚糖对锌的缓蚀性能及壳聚糖与锌离子的络合效应。研究结果表明，壳聚糖分子上含有氨基和羟基，能与锌络合，但能否在锌表面形成稳定的防护膜与溶液PH 值有关。当溶液pH 为4 时，壳聚糖在锌表面成膜，使阻抗增大；而当pH 值较低（≤3）时，难以形成有效的防护膜。

摘要： @@自组装膜是功能活性分子通过化学键自发吸附在异相界面上而形成的有序分子组装体系，它是自20世纪80年代以来快速发展起来的一个新型有机成膜技术[1]。其形成是基于长链有机功能分子在Si、Au等基底材料表面的强烈化学键合(如Si-O键、Au-S键等)、以及有机分子链官能团(如-CH3，-COOH，-OH，-NH_2，-CH=CH_2及-C=CH等)间的强相互作用，通过固-液界面间的化学吸附或化学反应，在基片上形成化学键连接的、取向紧密排列的有序单层膜[2]。

摘要： 采用PAO4(聚α烯烃)作为基础油，添加1％质量分数的不同添加剂，以制备不同的润滑剂，采用流变仪和石英晶体微天平测试比较了体相黏度和近壁面吸附层的等效黏度。结果表明，近壁面层等效黏度与润滑剂体相黏度并无明显的正相关对应关系，造成近壁面层等效黏度区别的原因应主要在于添加剂性质与分子结构的不同。

摘要： 本发明涉及将带微阀的微流控芯片和QCM相结合的生物分子检测系统。该系统为防震防静电平台上置内含带微阀的微流控芯片和QCM连接的精密恒温室，微流控芯片中的样品通过由电磁阀控制的真空泵和进气装置形成的气流控制微阀间歇式的开启、闭合而流动；QCM通过频率采集器与数据收集装置相连后置于有X，Y，Z方向的三维移动装置上，QCM正中心与带有微阀的微流控芯片出样口精准对接后进样；样品吸附后由微型水泵冲走未吸附样品，进气装置吹干，QCM频率变化检测特定生物分子；数据收集装置与频率采集器，精密恒温室，电磁阀控制装置及有X，Y，Z方向的三维移动装置通过导线相连。该系统具有样品预处理和快速方便的检测生物分子的功能。

摘要： 本发明涉及将带微阀的微流控芯片和QCM相结合的生物分子检测系统。该系统为防震防静电平台上置内含带微阀的微流控芯片和QCM连接的精密恒温室，微流控芯片中的样品通过由电磁阀控制的真空泵和进气装置形成的气流控制微阀间歇式的开启、闭合而流动；QCM通过频率采集器与数据收集装置相连后置于有X，Y，Z方向的三维移动装置上，QCM正中心与带有微阀的微流控芯片出样口精准对接后进样；样品吸附后由微型水泵冲走未吸附样品，进气装置吹干，QCM频率变化检测特定生物分子；数据收集装置与频率采集器，精密恒温室，电磁阀控制装置及有X，Y，Z方向的三维移动装置通过导线相连。该系统具有样品预处理和快速方便的检测生物分子的功能。

摘要： 本发明涉及飞行器污染物检测技术领域，尤其是涉及一种石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法。石英晶体温控探头包括晶片基座、冷却套、加热装置、石英晶片、温度传感器、第一进液管和第一出液管；冷却套下方有冷却槽；第一进液管和第一出液管均与冷却槽连通；加热装置在晶片基座的内部；晶片基座在冷却套的上方；石英晶片在晶片基座上；温度传感器在冷却套上。石英晶体微量天平包括温度控制系统、信号采集系统、冷却系统和温控探头；温控探头分别与温度控制系统、信号采集系统和冷却系统连接。本发明解决了石英晶片不能主动降温的问题；能够达到的温度很低，制冷功率大，降温速度快，节约试验成本。

摘要： 本发明提供了一种用于石英晶体微天平/电化学石英晶体微天平的电解池。电解池池体内侧壁设有参比电极插槽；池体壁上嵌有与池内空间相接触的铂丝对电极；池体侧面设有与池体内空间相通的挡板，池体内和侧面挡板中部设有橡胶密封圈、石英晶振片、橡胶密封圈，石英晶振片的两根进、出线从侧面挡板与池壁狭缝中穿出，然后通过螺丝杆将侧面挡板与池壁固定；池体内底部置有搅拌磁子；池体顶部有密封塑料圈和顶部盖板，盖板通过螺丝杆分别固定于侧面挡板和池壁。本发明与现有技术相比，密封效果好，参比电极从插槽浸入下层溶液，铂丝对电极置于池体内壁下方进行实验的测定；石英晶振片安装在池体的侧面，排除或减小了溶液压力对石英晶振片产生的压力。

摘要： 本发明涉及带泵阀结构的六通道微流控芯片与石英晶体微天平构成的微全分析器件。该器件包括带泵阀结构的六通道微流控芯片、上夹片、下夹片、石英晶体微天平、石英晶体微天平承载盒；微流控芯片处于上下夹片之间，通过夹片上的设计与外源设备相连通；带泵阀结构的六通道微流控芯片为三明治结构，下层基片上有气体通道和六个出样口；上层基片有进样口和围绕进样口环形对称分布的六路各带三个微阀的液体通道，每路液体通道另一端分别通过聚二甲基硅氧烷膜上的六个出样口分别与下层基片上的六个出样口相连通；下层基片的六个出样口处的出样管分别对应于六个石英晶体微天平。该微全分析器件能对样品进行处理及检测，且能同时获得多组数据。

摘要： 本发明提供了一种用于石英晶体微天平/电化学石英晶体微天平的电解池。电解池池体内侧壁设有参比电极插槽；池体壁上嵌有与池内空间相接触的铂丝对电极；池体侧面设有与池体内空间相通的挡板，池体内和侧面挡板中部设有橡胶密封圈、石英晶振片、橡胶密封圈，石英晶振片的两根进、出线从侧面挡板与池壁狭缝中穿出，然后通过螺丝杆将侧面挡板与池壁固定；池体内底部置有搅拌磁子；池体顶部有密封塑料圈和顶部盖板，盖板通过螺丝杆分别固定于侧面挡板和池壁。本发明与现有技术相比，密封效果好，参比电极从插槽浸入下层溶液，铂丝对电极置于池体内壁下方进行实验的测定；石英晶振片安装在池体的侧面，排除或减小了溶液压力对石英晶振片产生的压力。

摘要： 本发明涉及带泵阀结构的六通道微流控芯片与石英晶体微天平构成的微全分析器件。该器件包括带泵阀结构的六通道微流控芯片、上夹片、下夹片、石英晶体微天平、石英晶体微天平承载盒；微流控芯片处于上下夹片之间，通过夹片上的设计与外源设备相连通；带泵阀结构的六通道微流控芯片为三明治结构，下层基片上有气体通道和六个出样口；上层基片有进样口和围绕进样口环形对称分布的六路各带三个微阀的液体通道，每路液体通道另一端分别通过聚二甲基硅氧烷膜上的六个出样口分别与下层基片上的六个出样口相连通；下层基片的六个出样口处的出样管分别对应于六个石英晶体微天平。该微全分析器件能对样品进行处理及检测，且能同时获得多组数据。

摘要： 本发明涉及一种基于石英晶体微天平的博物馆微环境监测装置，包括气体检测模块、MCU主电路、通信电路，气体检测模块包括基准频率源、传感器和振荡电路，传感器的石英晶体的电极上修饰聚苯胺涂层；振荡电路驱动石英晶体进行串联谐振，输出频率为谐振频率的电压波形信号，并将该电压波形信号输入被测频率计数电路；基准频率源输出的电压波形信号输入至基准频率计数电路；MCU主电路分别与基准频率计数电路和被测频率计数电路相连，用于检测基准频率和被测石英晶体的频率，通过分析得出最佳匹配频率值；所述通信电路与所述MCU主电路相连。本发明可对博物馆的微环境进行现场快速检测和实时在线分析。

摘要： 一种分布式石英晶体微天平晶体湿度传感器，该传感器包括电源模块、检测模块、起振电路，所述检测模块连接信号调理电路，所述信号调理电路连接A/D转换模块，A/D转换模块连接MCU处理器模块，所述MCU处理器模块连接无线收发模块、拨码开关。本实用新型一种分布式石英晶体微天平晶体湿度传感器，具有灵敏度高、稳定性好、精度高、测量范围广、成本低、易于实现现场连续检测的优点。

摘要： 本实用新型涉及一种基于石英晶体微天平的博物馆微环境监测装置，包括气体检测模块、MCU主电路、通信电路，气体检测模块包括基准频率源、传感器和振荡电路，传感器的石英晶体的电极上修饰聚苯胺涂层；振荡电路驱动石英晶体进行串联谐振，输出频率为谐振频率的电压波形信号，并将该电压波形信号输入被测频率计数电路；基准频率源输出的电压波形信号输入至基准频率计数电路；MCU主电路分别与基准频率计数电路和被测频率计数电路相连，用于检测基准频率和被测石英晶体的频率，通过分析得出最佳匹配频率值；所述通信电路与所述MCU主电路相连。本实用新型可对博物馆的微环境进行现场快速检测和实时在线分析。