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纳微传感器技术在包装印刷中的应用四

时间:2021-07-23 来源网站:广东化工机械网

纳微传感器技术在包装印刷中的应用(四)

6、色传感器,光的颜色可以用波长表示,而光的颜色亦可以表示特定的波长。人眼能看见的黄色光,波长是550cm,之所以能看见,是因为它以单色光的形式出现。另外,波长为650nm的红色光混合后呈黄色,并且也能用肉眼看得见。在艺术等领域没有必要用肉眼判定光的波长,至于它是否由什么光混合而来更不重要,而最终的颜色感才是人们所要关心的问题。

对于光的测定来说,波长是极其重要的参数之一。所谓色传感器,实际就是利用传感器的分光度,根据波长检出光的颜色。换句话说,就是光的波长传感器。光的波长传感器又称为衍射光栅或波长测定仪,它由高精度分光和受光元件组成,应用的范围十分广泛。

7、生物传感器,生物传感器是用于测定与生物相关联的化学物质的传感器,最常见的是酶传感器和微生物传感器。

分子识别传感器(环糊精)顾名思义是一种对分子进行识别和定量化的传感仪器。生物膜的作用是通过镶嵌在磷脂质双层膜内的蛋白质(也叫离子通道),使特殊的K+离子和Na+离子产生电流,从而得到神经兴奋的信息。

生物传感器应用领域很广,也是目前研究非常活跃的生物技术领域之一。将酶催化技术应用于生物传感器,是酶催化技术发展的重要方向之一。生物传感器主要由三部分组成,如图8-22所示,第一部分是信号识别系统,第二部分是信号变换系统,第三部分是数据处理与回应系统。其中,最关键的信号识别系统则由生物酶、生物抗体承担。

以上这些新型的纳米传感器与经典的传感器相比,具有体积小、速度快、可靠性高、高灵敏度、高响应速度、高精度、低能耗和低成本等优点。这些特点正是下一代传感器技术发展的主流方向。

五、纳米传感器的包装印刷领域的应用

设想超市包装品能够即时告知其中的食品已经历过太高温度或已经变质;设想一个细小的、坚固耐用的、自动的指示器能够一直监视房间内诸如气体泄露、一氧化碳、臭氧等这一类危险的化学物质;设想一个简单的擦拭试验能够告知病人是具有链球菌、糖尿病、各种遗传疾病 流感还是贫血病{设想一根简单的导线插入地面能够告知家中园丁哪块土壤种植黄瓜最好;设想使用一个简单耐用(它确实必须是简单的)的暴露性测试,这样你就不必在机场脱去你所有的衣服。所有这些可能性是纳米传感器的潜在应用。

1、光传感器在包装印刷中的应用

一种形式非常古老的、在某种程度上也是更精巧的纳米尺度的光传感器隐藏在照片的科学和艺术背后。在传统的银盐照片中,光子(光线能量)引起胶片表面感光乳剂中的银离子之间发生化学反应。银离子聚集在一起形成纳米尺度银团簇(最简单的实际上是仅有4个原子),它们长大到足以散射和捕获光线,因而在表面上显示黑色。对纳米技术如此基本的性能随尺度的变化原理在这里又一次起到作用。

制造X射线、紫外线和红外线的胶片对工艺过程的要求非常相近(这些胶片经常由制造照相胶片的同一家公司制造)。需要的东西很简单,就是光敏试剂,通常这些都是银基的、必须能够和合适波长的光线相互作用。对于x射线,波长是非常短的,而红外线波长又是十分长的。为了调节以格雷茨尔元件为基础的光敏传感器来响应不同的颜色或者说光的类型,只需要寻找合适的染料分子。

胶片中的传感器件是分子和/或原子,感知过程由银原子团簇的不可逆转变组成。麦克风以非常不同的方式感知声音或压力。它们由振动膜组成,振动膜置于其中,当受到压力或声波时就发生振动。这和耳鼓的原理非常相似,当外部的压力源撞击耳鼓时,它就开始振动。事实上,我们耳朵中的绒毛元件也以同样方式起作甩薄膜被植入在由相应声音的外界压力波引起的振动中,其后一种复杂的化学信号接收装置被薄膜的震动所激活。耳朵是一个基于分子信号的很复杂的多路电磁传感器。来自薄膜中振动的能量被转换和传播进入(专业术语是“变换(transduced)”)成传向大脑的电磁信号。利用图像传感器的固体摄像元件检测干涉条纹最为合适。如果采用微光学技术构成的干涉仪,再配备半导体图像传感器,就可以实现二维相位传感器的超小型化。

因为将光学成像转换成电气信号的光传感器常用在数字照相机上,所以称它为图像传感器。图像传感器除了能够同时检出光强及光的颜色外,还具有二元定位的分布功能,是一种多功能传感器。

2 纳米传感器在印刷机上的应用

纳米粒子的高比表面积、高活性、特异性及微小性等多种优良性能使之成为应用传感器方面最有前途的材料。用纳米材料做成的纳米粒子传感器具有以下特点:(1)、灵敏度高,比霍尔器件高l0~100倍;(2)、线性度好;(3)、使用温度范围广,可以在一195℃~+300℃环境下正常工作;(4)、稳定性好,其不稳定性小于10-8,从而可以在很多领域内替代原有的传感器,使产品的自动控制系统提高到一个新水平。智能度高的现代印刷机上应用有很多传感器,如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等,特别是在自动套准装置上有着广阔的应用前景。另外在自动化程度高的无轴印刷机上各个职能电机要求严格同步运行,用纳米传感器能很好地保证各个电机间的同步运行,这在很大程度上是无轴印刷机的精度保证。

我国科学家已研制出纳米微晶巨磁阻抗材料,由它制成的纳米磁敏开关和传感器,已经在机械作业和汽车行业中推广应用。国内已有几家胶印机制造企业,应用纳米磁敏开关和传感器,与过去所用的干黄管试传感器、霍尔传感器相比它有很多优点。

现将一种在胶印机上常用的纳米磁敏接近开关的主要技术性能介绍如下:

型号:C—NAMI-CO—CZK—D,工作电压(V直流):l8-30V,动作距离:≥5mm,跳边时间:≤lo0 S,触发磁场强度:250mt,检测频响:发光二极管(LED)随动,工作环境:一2O℃~+80℃。

在纳米传感器研究方面,早在l980年松下电器产业(株式会社)就开了氧化锡超微粒传感器和光传感器,我国在这方面的研究还处于刚刚起步阶段。随着纳米材料技术研究的进一步深入,必将给无论是传统印刷还是静电复印、喷墨打印、激光打印带来日新月异的变化。纳米技术在传动上也将得到应用。如极小的微电机系统(MEMS)。微电子技术能在一个硅晶片上放置lo0万个微型机器,每台机器都有电子控制系统。美国德克萨斯公司已使用MEMS技术开发显示视频图像的芯片。数百万辆汽车安装了头发丝那么细的传感器一传动装置,当感到被撞击时,它立即释放出气囊。印刷机上安装了这种装置,就可以十分精确地对压力、速度、位置等进行调控。(待续)

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