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基本信息
- 項目名稱：
- 液相擴散系數(shù)測量儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 液相擴散系數(shù)是研究傳質(zhì)過程、計算傳質(zhì)速率及化工設(shè)計與開發(fā)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本項目用透明毛細(xì)管構(gòu)成液相擴散池，再利用毛細(xì)管成像法在液體折射率測量中的技術(shù)特點，即用實驗方法研究液相擴散過程并測量液相擴散系數(shù)。具有以下技術(shù)優(yōu)勢：沿毛細(xì)管軸向的整個成像區(qū)域都可以實時采集折射率數(shù)據(jù)，液相擴散系數(shù)的測量精度高、速度快；用毛細(xì)管做擴散池，擴散樣品需要量小；成像過程的抗環(huán)境干擾能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
- 詳細(xì)介紹：
- 液相擴散系數(shù)是研究傳質(zhì)過程、計算傳質(zhì)速率及化工設(shè)計與開發(fā)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù),已廣泛應(yīng)用在生物、化工、醫(yī)學(xué)、及環(huán)保等新興行業(yè)中。由于液體分子的平均間距遠(yuǎn)比氣體分子小,又不及固體那樣有規(guī)則排列,所以液相擴散系數(shù)的理論描述和實驗測量遠(yuǎn)比氣體及固體困難,不同體系的液相擴散數(shù)據(jù)相當(dāng)缺乏。目前，液相擴散系數(shù)主要依靠實驗方法獲得，通過間接地測量溶液由于擴散過程形成的濃度隨空間和時間的分布，根據(jù)描述擴散過程的Fick定律計算出液相擴散系數(shù)。從測量擴散過程中溶液濃度分布的實驗方法來看，目前存在折射率測量、動態(tài)光散射測量、熒光分子示蹤測量和放射性元素示蹤測量等方法。廣泛采用的是折射率測量方法，尤其以折射率測量中的全息干涉法的使用最為普遍。全息干涉法是普通干涉法與全息術(shù)結(jié)合的實驗方法，測量精度高，但對實驗裝置的穩(wěn)定性要求也很高。本項目就是用透明毛細(xì)管構(gòu)成液相擴散池，再利用毛細(xì)管成像法在液體折射率測量中的技術(shù)特點，嘗試用實驗方法研究液相擴散過程并測量液相擴散系數(shù)。毛細(xì)管成像法測量液相擴散系數(shù)的基本思想，是利用其具有的折射率空間分布測量能力，直接測量出由于擴散過程造成的折射率沿毛細(xì)管軸向（定義為Z軸）的空間和時間分布{ni(Zi, ti), i =1,2,3,…}，再由溶液折射率和濃度之間的關(guān)聯(lián)式（可以用理論或?qū)嶒灧椒ù_定），將{ni(Zi, ti), i =1,2,3,…}轉(zhuǎn)化為溶液濃度沿毛細(xì)管軸向的空間和時間分布{Ci(Zi, ti), i =1,2,3,…}。用Fick第二定律結(jié)合實驗數(shù)據(jù){ Ci(Zi, ti), i =1,2,3,…}就可以計算出液相擴散系數(shù)。采用毛細(xì)管成像法測定液相擴散系數(shù)，可以期望具有如下技術(shù)優(yōu)勢：（1）沿毛細(xì)管軸向的整個成像區(qū)域都可以實時采集折射率數(shù)據(jù)，液相擴散系數(shù)的測量精度高、速度快；（2）用毛細(xì)管做擴散池，擴散樣品需要量?。唬?）和全息干涉法相比，成像過程的抗環(huán)境干擾能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。我們相信，毛細(xì)管成像法在測定液相擴散系數(shù)中的成功應(yīng)用，可以在液相擴散系數(shù)的測量方面，形成一種從基本測量方法到核心測量技術(shù)的完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的和基本思路：目前唯一能精確測量液相擴散系數(shù)的方法是激光全息干涉法，但無法達(dá)到空間分辨能力，為填缺此類空白而設(shè)計。 創(chuàng)新點：運用全新的測量原理和測量技術(shù)，實現(xiàn)折射率空間測量能力，動態(tài)研究液相擴散系數(shù)。主要表現(xiàn)在（1）沿毛細(xì)管軸向的整個成像區(qū)域都可以實時采集折射率數(shù)據(jù)，液相擴散系數(shù)的測量精度高、速度快；（2）用毛細(xì)管做擴散池，擴散樣品需要量??；（3）和全息干涉法相比，成像過程的抗環(huán)境干擾能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 技術(shù)關(guān)鍵：兩種液體對接和圖像鑒別判斷 主要技術(shù)指標(biāo)：測量精度達(dá)到10-5 cm2.s-1。
科學(xué)性、先進性
- 與目前試驗測量方法相比： 1具有折射率空間分布測量能力，能動態(tài)研究液相擴散過程； 2儀器能實現(xiàn)放射性微量樣品擴散系數(shù)的測量； 3采用完全不同的測量原理。其中所涉及原理已申請國家發(fā)明專利2項，此方法也已申報相關(guān)專利；
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月于獲“科技之光—★★大學(xué)學(xué)生科技節(jié)”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽科技發(fā)明制作類特等獎； 2011年6月參加第六屆★★省高校青年學(xué)術(shù)科技節(jié)比賽獲一等獎； 獲專利兩項，相關(guān)文章在《光學(xué)學(xué)報》、《光學(xué)精密工程》等發(fā)表。（見附件）
作品所處階段
- 產(chǎn)品加工
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點：動態(tài)觀測液相擴散過程，測量精度滿足 優(yōu)勢：測量速度快，能實現(xiàn)微量液體的測量，系統(tǒng)穩(wěn)定，分析簡單。 試驗要求?？蓮V泛應(yīng)用于高校、科研機構(gòu)、石油化工等行業(yè)。 本產(chǎn)品前期市場為：高等院校、科研機構(gòu) 產(chǎn)品經(jīng)濟收益預(yù)測：實現(xiàn)產(chǎn)品化后能填補國內(nèi)技術(shù)的空白，且易操作，測量精度高，收益可觀。
同類課題研究水平概述
- 液相擴散系數(shù)是研究傳質(zhì)過程、計算傳質(zhì)速率及化工設(shè)計與開發(fā)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù),已廣泛應(yīng)用在生物、化工、醫(yī)學(xué)、及環(huán)保等新興行業(yè)中。由于液體分子的平均間距遠(yuǎn)比氣體分子小,又不及固體那樣有規(guī)則排列,所以液相擴散系數(shù)的理論描述和實驗測量遠(yuǎn)比氣體及固體困難,不同體系的液相擴散數(shù)據(jù)相當(dāng)缺乏。目前，液相擴散系數(shù)主要依靠實驗方法獲得，通過間接地測量溶液由于擴散過程形成的濃度隨空間和時間的分布，根據(jù)描述擴散過程的Fick定律計算出液相擴散系數(shù)。從測量擴散過程中溶液濃度分布的實驗方法來看，目前存在折射率測量、動態(tài)光散射測量、熒光分子示蹤測量和放射性元素示蹤測量等方法。廣泛采用的是折射率測量方法，尤其以折射率測量中的全息干涉法的使用最為普遍。全息干涉法是普通干涉法與全息術(shù)結(jié)合的實驗方法，測量精度高，但對實驗裝置的穩(wěn)定性要求也很高。本項目就是用透明毛細(xì)管構(gòu)成液相擴散池，再利用毛細(xì)管成像法在液體折射率測量中的技術(shù)特點，用實驗方法研究液相擴散過程并測量液相擴散系數(shù)。
