本发明属于检测技术领域，具体涉及一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法。
背景技术：
指纹历来被司法界公认为“证据之王”，由于指纹具有以下特点：指纹是个体与生俱来的独有符号，具有唯一性；在无外力作用的情况下，纹线细节特征不因为年龄的改变而改变，具有终生不变性；皮肤表面布满汗液和皮脂，具有触物留痕；手指末端表面的纹线图形整齐有序。因此，指纹在法庭科学和刑事诉讼过程中，起着重要的证据作用。然而，随着犯罪分子采用的作案手段越来越隐蔽，在犯罪现场出现的指纹常是潜在的，需要用一些特殊的显现方法才能使其纹路显现出来。
自1887年，法国医生aubert在研究皮肤病和腺体分泌的过程中，将硝酸银溶液涂在纸上显现出了汗腺指纹以来，指纹显现历经一百多年的发展，已发展成为一项综合应用物理、化学、生物等学科知识的专业技术，目前应用于现场的指纹显现法主要有：化学显现法、物理显现法、光学显现法等。目前应用最广泛的是粉末法，这种方法可在现场实现大规模的检测取样，操作简单，成本较低，但是许多粉末含有对人体有害成分，如部分含有cd，pb等重金属成分等，对专业技术人员的身体健康造成严重危害，且灵敏度不够高。因此，能够灵敏显现潜指纹，又能够不含有害成分是研究者需要解决的问题。
聚乙烯醇外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，因其存在氢键，则具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性等性能。指纹中的一些残留物如脂肪酸和氨基酸也具有氢键，则可以与聚乙烯醇的氢键来达到显影的目的。然而，聚乙烯醇粉末与潜在指纹残留物之间的氢键可能相当弱，这使得它们之间难以键合，为了增强键合力，需要对聚乙烯醇颗粒进行改性。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。无论是石墨烯还是它的前驱体氧化石墨烯，都具有极高的比表面积，可以增加与指纹的接触面积，石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，使石墨烯具有良好的润滑性。石墨烯具有很好的亲脂性，作为改性剂能提高乙烯醇聚合物与指纹的键合能力。
本申请主要是针对上述问题设计一种采用石墨烯改性聚乙烯醇的核壳结构潜指纹显现粉。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇溶解于乙醇中，搅拌形成白色悬浊液；
(2)将石墨烯加入到白色悬浊液中，进行超声分散，得到溶液a；
(3)将溶液a进行陈化，放入冷冻干燥机中直至冻干，得到石墨烯和聚乙烯醇复合包覆材料b；
(4)将复合包覆材料b与铁氧体粉末混合均匀，放入球磨机中进行球磨，将球磨后的粉末，放入振动筛中筛选，选取粒径≥200目的粉末c；
(5)将粉末c与包覆铁粉进行混合均匀，即得到潜指纹显现粉。
进一步地，步骤(1)乙醇的温度为40℃，乙醇体积与聚乙烯醇的质量比为15～25ml/g。
进一步地，步骤(1)所述聚乙烯醇采用聚合度为1788-2688的聚乙烯醇，聚乙烯醇作为粘结剂的主要成分，其具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性等性能，其上的氢键可以与指纹中的一些残留物如脂肪酸和氨基酸进行很强的键合。
进一步地，步骤(2)所述石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1：16-20，石墨烯本身具有润滑、亲肤性和比表面积大的特点，通过超声、陈化等方法，可以有效的粘附在聚乙烯醇的表面，与石墨相比，可以使聚乙烯醇与指纹残留物的键合显著增强。
进一步地，步骤(2)超声分散时，超声频率为80-100hz，时间为15～20min。
进一步地，步骤(3)陈化时间为10～20h。
进一步地，步骤(4)采用球磨机球磨时，球料比为200：1，球磨时间为20～30min，转速为150～180rap/min。
进一步地，步骤(4)所述铁氧体粉末为铝镍钴、锰锌铁氧体或钡锶永磁铁氧体，粒径为200～300目，复合包覆材料b与铁氧体粉末的质量比为1：1.5-2，铁氧体与传统铁粉相比，具有更大的磁能积(bs)，综合磁性能更加优异，通过球磨可以形成包覆均匀的核壳结构，更加快速的进行粉末的回收，有效的减少刷显过程中的掉渣问题。
进一步地，步骤(5)所述粉末c与包覆铁粉的质量比为1：5，包覆铁粉的会对粒径为80目，由于筛分后的粉末c中依然会存在未形成核壳结构且单独存在的材料b，因此，对铁粉进行活化处理，使其表面的极性发生变化，可以与单独存在的复合包覆材料b进行结合，而且与普通铁粉相比，包覆铁粉的磁性能较低，可以起到调节粉末的磁性强弱的作用。
进一步地，步骤(5)所述包覆铁粉通过原位生成方法制备得到：将铁粉与去离子水混合，放入马弗炉，从室温升温至270℃并保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到包覆铁粉。
本发明提出一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，成分主要包括石墨烯、聚乙烯醇、铁氧体粉末及包覆铁粉，其中，潜指纹显现粉末采用球磨法和包覆法制备，显现时，利用磁性干粉刷或纤维毛刷来实现不同客体上潜指纹的显现。本发明以石墨烯、聚乙烯醇为原料，采用包覆工艺制成配粉，通过化学方法可以与指纹中含有的微量物质进行结合，实现潜指纹的快速显现；其次，再加入铁氧体粉末，采用球磨工艺，再将配粉包覆在铁氧体粉表面，经过筛选得到磁性粉末，从而实现指纹粉的回收利用，进一步避免了尘埃云的出现。本发明制备的潜指纹显现粉末，进一步解决了掉渣问题，上粉速度快，纹线清晰连贯，不存在伪特征，与指纹结合力强，应用范围广，原料成本低，便于实现工业化生产。
与现有技术相比，具有以下的有益效果：
(1)本发明操作简单，可以显现在各种不同表面(玻璃板、铜片、纸、铝箔、塑料、桌子或试验台表面)的潜指纹。
(2)本发明上粉速度快，灵敏度高，裸眼观察就能识别显现潜指纹，得到的显现指纹在自然光下即可直接拍照取数据。
(3)本发明易于制备和保存，造价低，可大量使用。
(4)本发明在浅色客体上显现的指纹图像与基底对比清晰，保留时间长。
(5)本发明无论原料、产品制备过程还是最后得到的粉末产品，不含任何有毒成分，使用安全。
附图说明
图1为指纹显影粉在陶瓷表面的刷显效果；
图2为指纹显影粉在塑料表面的刷显效果；
图3为指纹显影粉在铜箔表面的刷显效果；
图4为指纹显影粉在涂有蓝色油漆的铁板表面的刷显效果；
图5为指纹显影粉在白色木板表面的刷显效果；
图6为加入石墨的普通磁性指纹粉的sem图像；
图7为石墨烯改性磁性指纹粉的sem图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150ml的酒精倒入烧杯中，将烧杯放入40℃的恒温水浴锅中；
(2)称取8g聚乙烯醇，聚乙烯醇粉末采用聚合度2688的聚乙烯醇，缓慢溶解在酒精溶液中，边加入边搅拌，至形成白色悬浊液；
(3)称取0.5g石墨烯加入到悬浊液中，放入超声仪中进行超声分散，超声频率为90hz，时间为15～20分钟，得到溶液a；
(4)将溶液a进行陈化10h，放入冷冻干燥机中直至冻干，得到石墨烯和聚乙烯醇复合包覆材料b；
(5)称取8.5g包覆粉末b和16g铁氧体粉加入到球磨罐中混合，搅拌均匀，加入钢球，放入球磨机中进行球磨，球料比为200：1，球磨时间为20min，转速为150rap/min，铁氧体粉成分为钡锶永磁铁氧体，粒径为200目；
(6)将球磨后的粉末，放入振动筛中进行筛选，选取粒径≥200目的粉末c；
(7)将质量比为1：5的磁性粉末c与包覆fe粉放入搅拌机中进行搅拌混合，即得到潜指纹显现粉，其中，包覆fe粉的粒径为80目，通过原位生成方法制备得到，具体为将铁粉与去离子水混合，放入马弗炉，从室温升温至270℃并保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到包覆铁粉。
实施例2
一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150ml的酒精倒入烧杯中，将烧杯放入40℃的恒温水浴锅中；
(2)称取10g聚乙烯醇，聚乙烯醇粉末采用聚合度1788的聚乙烯醇，缓慢溶解在酒精溶液中，边加入边搅拌，至形成白色悬浊液；
(3)称取0.5g石墨烯加入到悬浊液中，放入超声仪中进行超声分散，超声频率为90hz，时间为15～20分钟，得到溶液a；
(4)将溶液a进行陈化20h，放入冷冻干燥机中直至冻干，得到石墨烯和聚乙烯醇复合包覆材料b；
(5)称取8g包覆粉末b和16g铁氧体粉加入到球磨罐中混合，搅拌均匀，加入钢球，放入球磨机中进行球磨，球料比为200：1，球磨时间为20min，转速为150rap/min，铁氧体粉成分为钡锶永磁铁氧体，粒径为200目；
(6)将球磨后的粉末，放入振动筛中进行筛选，选取粒径≥200目的粉末c；
(7)将质量比为1：5的磁性粉末c与包覆fe粉放入搅拌机中进行搅拌混合，即得到潜指纹显现粉，其中，包覆fe粉的粒径为80目，通过原位生成方法制备得到，具体为将铁粉与去离子水混合，放入马弗炉，从室温升温至270℃并保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到包覆铁粉。
实施例3：
一种核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150ml的酒精倒入烧杯中，将烧杯放入40℃的恒温水浴锅中；
(2)称取8g聚乙烯醇，聚乙烯醇粉末采用聚合度2488的聚乙烯醇，缓慢溶解在酒精溶液中，边加入边搅拌，至形成白色悬浊液；
(3)称取1g石墨烯加入到悬浊液中，放入超声仪中进行超声分散，超声频率为90hz，时间为15～20分钟，得到溶液a；
(4)将溶液a进行陈化10h，放入冷冻干燥机中直至冻干，得到石墨烯和聚乙烯醇复合包覆材料b；
(5)称取8g包覆粉末b和14g铁氧体粉加入到球磨罐中混合，搅拌均匀，加入钢球，放入球磨机中进行球磨，球料比为200：1，球磨时间为30min，转速为200rap/min，铁氧体粉成分为锰锌铁氧体，粒径为200目；
(6)将球磨后的粉末，放入振动筛中进行筛选，选取粒径≥200目的粉末c；
(7)将质量比为1：5的磁性粉末c与包覆fe粉放入搅拌机中进行搅拌混合，即得到潜指纹显现粉，其中，包覆fe粉的粒径为80目，通过原位生成方法制备得到，具体为将铁粉与去离子水混合，放入马弗炉，从室温升温至270℃并保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到包覆铁粉。
对比例
一种普通核壳结构潜指纹显现粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取8g聚乙烯醇，聚乙烯醇粉末采用聚合度2688的聚乙烯醇，再称取0.5g石墨和16g铁氧体粉加入到球磨罐中混合，搅拌均匀，加入钢球，放入球磨机中进行球磨，球料比为200：1，球磨时间为20min，转速为150rap/min，铁氧体粉成分为钡锶永磁铁氧体，粒径为200目；
(2)将球磨后的粉末，放入振动筛中进行筛选，选取粒径≥200目的粉末c；
(3)将质量比为1：5的磁性粉末c与包覆fe粉放入搅拌机中进行搅拌混合，即得到潜指纹显现粉，其中，包覆fe粉的粒径为80目，通过原位生成方法制备得到，具体为将铁粉与去离子水混合，放入马弗炉，从室温升温至270℃并保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到包覆铁粉。
图1-5为指纹显影粉在不同客体(陶瓷、塑料、铜箔、涂有蓝色油漆的铁板、白色木板)表面的刷显效果，可以看出磁性显影粉不论在孔隙度较小的陶瓷上还是粗糙的白色木板上，都能准确完整的显现潜指纹，且指纹纹线清晰，纹线之间没有多余的杂质，不存在伪特征，对于指纹的细节特征表现明显，能够有效减少技术人员辨认干扰。
图6、7分别为对比例普通磁性指纹粉与本发明石墨烯改性磁性指纹粉的扫描电子显微镜图像，图6可以看出加入石墨的普通磁性指纹粉指纹纹线不连贯，纹线上出现较多缺口，纹线之间的区域有大量的黑色斑点，为指纹粉残留物，图7可以看到每条纹线都是连贯清晰，纹线的细节特征表现清楚，且纹线之间没有任何残留物，不会存在任何伪特征。