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最火纳微传感器技术在包装印刷中的应用五

发布时间:2021-09-20 00:25:35 阅读: 来源:挂车厂家

纳微传感器技术在包装印刷中的应用(五)

3、传感器在造纸厂治理污染物的应用

环境监测对于环境保护非常重要。传统的监测方法有很多缺点:分析速度慢、操作复杂、且需要昂贵仪器,无法进行现场快速监测和连续分析。生物传感器的发展和应用为其提供了新的手段。利用环境中的微生物细胞如细菌、酵母、真菌用作识别元件,这些微生物通常可从活性泥状沉积物、河水、瓦砾和土壤中分离出来。生物传感器在环境监测中的应用最多的是水质分析。例如,在河流中放入特制的传感器及其附件可进行现场监测。一个典型应用是测定生化需氧量(BOD),传统方法测BOD需5天,且操作复杂。BOD的微生物传感器,只需l5min即能测出结果。国内外已研制出许多不同的微生物BOD传感器以及其他用于水污染监测的微生物传感器,如基于重金属离子对微生物新陈代谢的抑制来检测重金属离子污染物。

4、纳米气体传感器的应用

传感器中重要的一类是化学传感器,而气体传感器又是化学传感器的重要组成部分。气体传感器通常是利用金属氧化物随周围气体组成的改变,致使电阻等发生变化来对气体进行检测和定量测定的。组成气体传感器材料的微粒粒度越小,比表面积越高,传感器与周围气体的接触而发生相互作用越大,敏感度越高,用二氧化钛、二氧化锆等组成的传感器可用于氧、氮等气氛的预报。用氧化锡膜制成的气体传感器,可用作战场化学剂的报警、可燃气体泄漏报警和湿度变化预报等。

化学传感器应用的另一个热点是节能降耗。如固体电解质传感器、NOx、Sox气体传感器等大量应用于燃烧控制系统和汽车尾气监测中,一方面可节约能源,同时也可有效改善环境。这些需求中,80%是气体传感器,因此寻找特殊的气敏材料来制作传感器,是传感器行业发展新的动力。

多数气味传感器是在气体传感器的基础上形成的,气味传感器还可以用于茶和葡萄酒的识别,特别是对于它们之间的微妙的味的变化也能表现出来。如果4个脂质膜上采集的不是数字量,而是能反映味物质相互作用且与成分有关,又能通过固化的半导体取出的连续量,则在半导体上就能看得见味的信息。例如酸味呈红色、成味呈蓝色。这种以看得见的形式的输出方式充分地反映了人们在味觉的可视化技术上所获得的成功。但是用于长期使用,这种方法还存在着脂质膜的固化问题,所以作为21世纪新的图像传感器的应用实例之一,我们期待着它的进一步发展。

5、纳米传感器在军事包装领域的应用

光纤温度传感器的实用性在于它的感温元件中不含电气因素,所以具有优良的防爆性能。利用纳米材料制成飞行器或武器的蒙皮,可以觉察极细微的外界刺激。例如纳米材料制成飞机上的灵巧蒙皮可根据飞行速度向飞行员提供最佳的飞行数据。并保证飞机的雷达信号特征降低到最小程度。气体传感器的原理是利用金属氧化随周围气体组成的改变,致使电阻等发生变化来对气体进行检测和定量测定。用纳米微粒制作的传感器优势就在于微粒径通常只有一至几微米,粒子越小的话,比表面积就越大,这样表面与周围接触而发生的相互作用也就越大,因此,敏感度也就越高。用氧化锡膜制成的传感器可广泛应用于战场化学剂报警、可燃性气体泄漏报警和温度变化预报等。鉴于量子器件的运行速度比半导体器件要快1000倍以上,因此利用量子器件取代半导体器件,可以极大提高航空航天及武器装备控制系统中的信息传输、储存和处理的能力。雷达在应用纳米技术后,不仅体积可缩小到原来的1‰ ,从而提高雷达的防护和隐身功能,而且还可以提高信息获取另外能力数百倍。可用于军品防护包装。

6、新鲜度传感器用于保鲜包装

生物传感器可广泛用于食品工业生产中,如对食品原料、半成品和产品质量的检测,发酵生产中监测等。利用氨基酸氧化酶传感器可测定各种氨基酸(包括谷氨酸、L一天冬氨酸新标准技术指标特别强调了来自于原料和添加剂中限制性要求中的限量和指标、L一精氨酸等十几种氨基酸)。食品添加剂的种类很多,如甜味剂、随着多家企业着手生物降解塑料项目的新建或扩产酸味剂、抗氧化剂等,生物传感器用于食品添加剂的分析已有许多报道。鲜度是评价食品品质的重要指标之一,通常用人的感观检验,但感观检验主观性强,个体差异大,故人们一直在寻找客观的理化指标来代替。Volpe等曾以黄嘌呤氧化酶为生物敏感材料,结合过氧化氢电极,通过测定鱼降解过程中产生的一磷酸肌苷(IMP)、肌苷(HXR)和次黄嘌吟(HX)的浓度,从而评价鱼的鲜度。

现在,欧美诸国都使用组胺酶的量评价新鲜度。组胺酶是一种能够引起食物中毒的毒素,鱼放得久了就有可能生成这种东西。今后,在测定时同时使用K值测定和组胺酶的测定,就能更可靠地确保饮食的安全性。使用嗅觉传感器(气体传感器)也可以评价新鲜度。氨系列中三甲胺(TMA)的气味与鱼类不新鲜(腐臭味)时的味道相同。所以我们可以尝试地使用TAM氧化物半导体作为测定传感器。例如便用钌·氧化钛测定时,其电阻将随着鱼的劣化程度而减小。所以利用电阻的减小也可以评价新鲜度的降低程度。可用于水产品的保鲜包袋。

7、在汽车运输包装物流的应用

(1)智能轮胎传感器:德国、西班牙和卢森堡三国正在联合开发非晶丝在汽车轮胎中的应用,目标是利用其GMI效应和声表面波技术(Surfeace Acoustic Wave)实现对运行中有轮胎状态遥感监测,提高汽车安全性。其中关键器件是检测轮胎磨损和胎压状态的传感器,其原理是非晶丝元件作为外部负载耦合到SAW收发器件上,由磁场或应力引起非晶丝的阻抗变化会改变SAW 的共振频率,由此构成无线被动式磁敏或力敏传感器。如果在橡胶轮胎中分散加入磁性粒子,并在轮胎内表面安装SAW磁敏传感器能够感测到磁场减弱,实现对轮胎磨损状态的监测。如果在轮胎内表面安装SAW力敏传感器,轮胎的形变对非晶丝产生应力,SAw力敏传感器可以实现对胎压的监测。据报道,美国每年大约25万起事故是由于轮胎气压不足造成的,并且轮胎气压降低20%将导致轮胎寿命降低15%。

(2)汽车导航传感器:日本爱知钢铁公司和名古屋大学联合开发非晶丝在自动化高速公路系统(AHS)中的应用,目标是利用非晶丝GMI传感器实现汽车在高速公路行驶中自动导航。其中用永磁材料制作的磁性标签按一定规则固定在路面上,用非晶丝制作的开关型GMI传感器安装在汽车上。汽车在行驶中借助传感器对磁性标签的跟踪实现自动导航功能。在这类应用中,传感器抗环境干扰能力尤为重磨擦力大幅度的减小要,据称,爱知钢铁公司开发的专用GMI传感器已经解决了相关问题。利用纳米非晶丝的独特效应开发的各类传感器在汽车工业、自动化控制、各种安全检测和国防军工领域应用潜力极大。

(待续)

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