使其反复的靠近远离磁纺微纳米纤维绞线123来模拟QCM磁场探测器外环境磁场的变化，记录时间与QCM的频率关系，由于磁纺微纳米纤维绞线123在此过程中受到变化的磁场力作用，使得QCM频率随磁场变化而迅速变化，以实现对环境磁场变化的定性测试；为了定量的检测本发明的QCM磁场探测器12的所显示的频率与磁场强度的关系，在采用QCM磁场探测器记录QCM频率变化的同时，采用商用的磁场探测仪(韦特磁电科技有限公司WTlOA Teslameter) 13记录磁纺微纳米纤维绞线123附近的磁场强度变化，即将磁场探测仪探针132置于磁纺微纳米纤维绞线123附近，在开启石英晶体微天平的同时开启商用磁场探测仪13，在磁场变化的过程中，分别记录同一时刻QCM显示的频率和商用磁场探测仪13显示的磁场强度值，即可得QCM磁场探测器12的频率随磁场变化的关系图，通过所得实验数据分析计算出QCM的频率变化和磁场强度变化的关系得出相应的磁场强度与频率的关系式，SP可应用该QCM磁场探测器12所显示的频率直接计算出环境磁场强度，实现对微弱磁场的定量检测。
[0037]实施例2
[0038]—种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其步骤与实施例1相似，区别在于:步骤(2)配制纺丝前躯体溶液:选用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，将直径在20纳米的γ -Fe203磁性纳米颗粒分散到氯仿中，加入与磁性纳米颗粒等质量的表面活性剂，配制γ -Fe2O3磁性纳米颗粒质量分数为11.5 %的磁流体溶液;2.2克分子量为270000的聚偏氟乙烯加入3.8克N，N-二甲基甲酰胺和3.8克丙酮的混合溶液，水浴加热40 °C磁力搅拌3小时后，使溶液混合均匀得聚合物溶液;聚合物溶液与磁流体溶液按溶液质量比1:1的比例混合搅拌3小时，至溶液均匀，制成纺丝前躯体溶液。
[0039]基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的磁场感应测试:采用实施例1相同的方法测试实施例2的QCM磁场探测器的磁场感应能力，其中，永磁铁Π 14距离磁纺微纳米纤维绞线123的最近距离为I ±0.3厘米，最远距离为100±5厘米，实施例2中QCM磁场探测器的频率随磁场变化的关系图如图4所示，在永磁铁Π 14靠近磁纺微纳米纤维绞线123时，QCM频率出现峰值，相应时刻的磁场强度一一标注于图上。
[0040]以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围。本发明未详尽公开处均为现有技术。
【主权项】
1.一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器，其特征在于，以磁纺微纳米纤维薄膜或绞线作为石英晶体微天平QCM质量型传感器的敏感材料，所述磁纺微纳米纤维薄膜或绞线的纤维含有磁性纳米颗粒。2.如权利要求1所述的一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器，其特征在于，所述磁纺微纳米纤维薄膜或绞线的纤维为磁性纳米颗粒/高分子聚合物复合微纳米纤维。3.如权利要求2所述的一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器，其特征在于，所述的磁性纳米颗粒是γ -Fe203、Fe304、钴、镍磁性纳米颗粒或含有铁、钴、镍中一种或多种磁性元素的复合磁性纳米颗粒;所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。4.如权利要求1至3中任一项所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)搭建磁纺装置:所述磁纺装置包括可以控制给料速率的给料装置，纺丝喷头，喷头驱动机构和纺丝接收装置，所述纺丝接收装置包括水平设置的收集圆盘，所述收集圆盘的底部圆心处与直流无刷电机的输出轴对接联动，直流无刷电机电连接电源和控制电机转速的电机控制器，所述收集圆盘上表面以圆盘中心轴线为对称轴对称设置竖直支柱，所述竖直支柱为4个，其中I个为永磁铁，3个为金属细针，所述纺丝喷头水平设置，纺丝喷头的喷射口指向纺丝接收装置的永磁铁，所述纺丝喷头连接可带动其在竖直方向上做往复运动的喷头驱动机构，所述纺丝喷头与供给纺丝液的给料装置相连，磁纺装置的给料装置包括微量注射栗，连接微型注射栗的注射器针管，以及与注射器针管针头相连的输液管，所述输液管与纺丝喷头相连，磁纺装置的喷头驱动机构为直线电机及其控制器； (2)配制纺丝前躯体溶液:配置含有磁性纳米颗粒的纺丝前驱体溶液； (3)利用磁纺装置制备微纳米纤维薄膜或绞线:将步骤(2)配制的纺丝前躯体溶液注入给料装置中，开启给料装置，调整给料装置的给料速率，纺丝喷头喷射口处的纺丝前躯体溶液液滴在磁场力的作用下形成射流与永磁铁搭连成桥，此时打开喷头驱动机构开关和直流无刷电机的电机控制器开关，调节电机转速，直流无刷电机带动收集圆盘旋转，在磁场力作用下铁磁流体射流不断被拉出，在拉伸细化过程中伴随着溶剂挥发，在收集圆盘的竖直支柱间缠绕形成微纳米纤维，将所得微纳米纤维缠绕成绞线； (4)QCM磁场探测器组装:用无水乙醇、丙酮将石英晶体微天平的电极表面清洗干净，待其干燥后将液体介质滴于石英晶体微天平的电极上，并将步骤(3)制得的微纳米纤维薄膜或绞线直接敷贴在其上面，待其干燥后即得QCM磁场探测器，所述液体介质为去离子水和乙醇中的一种或多种。5.如权利要求4所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)配制纺丝前躯体溶液:加入表面活性剂将磁性纳米颗粒分散到有机溶剂中配制成磁流体溶液，高分子聚合物溶于有机溶剂中配制成聚合物溶液，将磁流体溶液与聚合物溶液混合制成纺丝前躯体溶液。6.如权利要求5所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80、油酸、烷基季铵盐中的一种;步骤(2)所述的所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种;步骤(2)所述的有机溶剂是氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和水中的一种或多种;步骤(2)所述的磁性纳米颗粒是y-Fe203、Fe304、钴、镍磁性纳米颗粒或含有铁、钴、镍中一种或多种磁性元素的复合磁性纳米颗粒。
【专利摘要】本发明公开了一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器及制备方法，该磁场探测器以磁纺微纳米纤维薄膜或绞线作为石英晶体微天平QCM质量型传感器的敏感材料，所述磁纺微纳米纤维绞线的纤维含有超顺磁性纳米颗粒。该探测器将QCM传感器的优势发挥到微弱磁场感应方面，可定性定量的测量环境磁场变化，灵敏度高，可以快速感应微小的磁场变化，且制备方法简单，便于操作使用。
【IPC分类】G01R33/02
【公开号】CN105699917
【申请号】CN201610058510
【发明人】龙云泽, 于桂凤, 闫旭, 张红娣, 贺晓晓, 李金涛, 贾宪生, 秦崇崇
【申请人】青岛大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月28日