光鑷懸浮單顆粒測量技術
一💞、意昂3平台簡介
氣溶膠是大氣中固態🤦🏻♂️🧗🏼、半固態與液態顆粒的總稱,粒徑可從幾納米到數百微米,組成涵蓋有機物、無機物、生物分子與生物體等多種組分,且具有擴散性強🏃🏻♀️、折光性好等特點💁🏼♀️。氣溶膠的物理化學性質與動態變化,對氣候、空氣汙染、環境工程、軍工製造、生物化學循環與人類生命健康具有重要意義👯♂️➙。實現氣溶膠物理化學性質與動態變化精細表征是氣溶膠領域的前沿課題,要求建立懸浮單氣溶膠的高端研究平臺。基於氣溶膠單顆粒懸浮技術的高端測量平臺,深刻認識氣溶膠表界面反應機製,準確判斷氣溶膠相變過程,時時跟蹤氣溶膠非平衡過程🫄🏼,精準測量有機氣溶膠的飽和蒸氣壓🙍🏻♂️,實現氣溶膠理化性質廣泛而準確的計量😁🤩,構建氣溶膠理化性質的標準測量方法,搭建自主化測量平臺🥞,是國家高端儀器研發與國產化亟待解決的前沿課題。
當前氣溶膠的表征方法均處於單打獨鬥的測量狀態👩🏼🏭,無法對單氣溶膠進行多性質、多維度👽、長時間的觀測🧑🏽🎤,存在較大局限。2018年榮獲諾貝爾獎的光鑷技術,作為最前沿的量子計量技術👨👩👦👦,可以對懸浮單液滴進行長時間精準測量。通過同時測量液滴受激拉曼信號與模態⚰️,實現粒徑、折射率的絕對測量,進而得到飽和蒸氣壓等理化性質🧘🏽♂️。同時測量液滴自發拉曼,還可以觀測液滴的化學組成演變。
負責人通過在光鑷技術近十幾年的實踐與應用,實現了高精度測量,粒徑誤差小於1nm,折射率誤差小於0.0002👨🏿✈️,並且能夠以天為單位,長時間穩定測量。本項目的目標是基於光鑷技術的成長與積澱,建立氣溶膠理化性質的標準測量裝置與測量方法,優化當前原理樣機的光學與工程設計,提升裝置的穩定性,實現氣溶膠光鑷懸浮單顆粒測量技術的工程化與商業化𓀂。此外,作為拓展性目標,通過測試♨️,采用國產元器件👍🏻,推進高端儀器的國產化🛻。
光鑷測量裝置具有廣闊的市場前景。不僅為研究氣溶膠的理化性質和環境影響提供了新手段,也可以為發動機研發🦡😯,生物化學戰劑效果提供新啟示🪷,還可用於檢測和分析環境、藥物、食品等液體樣品中的微粒物質🍫,為相關行業提供質量控製提供新標準🏂🏿。根據國際權威機構的預測,全球氣溶膠監測市場年均增長率為8.2%。該方法具有明顯的技術優勢和應用潛力🥋,可滿足不同領域對氣溶膠監測的需求🧔。
本意昂3平台已在國內外多個知名期刊發表論文⚉,並已開展相關專利布局,基於拉曼與細顆粒物測量已擁有國家專利2項。另有3項國家專利的申請正在準備中🧑🏼🚀。本意昂3平台的升級與完善已得到國家自然基金委國家重大科研儀器研製項目資助,並已與多個科研機構和企業建立合作關系,取得了良好的效果和反饋🟪。
圖1.光鑷懸浮單顆粒測量技術原理樣機
二、應用領域
本意昂3平台的光鑷測量裝置可以應用於多個領域👭🏻,如大氣科學🛀🌏、環境工程、能源技術、生物醫學等。它可以為研究氣溶膠的物理化學性質和環境影響提供高精度😹、高靈敏度、高穩定性的測量方法🎼,也可以為檢測和分析液體樣品中的微粒物質提供新的技術手段。本意昂3平台的潛在用戶包括科研機構⛎、高校、環保部門、醫療機構、製藥企業、食品企業等。本意昂3平台的潛在合作對象包括國內外知名科研機構和企業🛀🏻。
三、市場前景
本意昂3平台的光鑷測量裝置針對氣溶膠領域的核心難題,提供了一種能夠對單一氣溶膠進行多性質、多維度✷、長時間的觀測的創新方法☎️,具有明顯的技術優勢和市場需求🗿,在大氣科學🥶、環境工程💅、能源技術🔏🎁、生物醫學等,具有廣闊的市場前景和應用潛力。
與同類產品相比,本意昂3平台的光鑷測量裝置具有以下核心競爭力:
1.國產化與智能化🚐:通過應用國產化元件並搭載集成的智能化平臺實現高端技術的國產化與面向用戶的智能化設計⏺🥕。
2.高精度:通過同時測量液滴受激拉曼信號與模態⛹️♂️,反演出粒徑🥈、折射率,進而得到飽和蒸氣壓等理化性質🤾🏿。粒徑誤差小於1nm,折射率誤差小於0.0002☕️,是目前國內外最高精度的氣溶膠測量方法🧑🏼🎓。
3.高靈敏度:通過測量液滴自發拉曼,可以觀測液滴的化學組成演變,實時跟蹤氣溶膠表界面反應機製👔👨🏻🦱、相變過程、非平衡過程等動態變化,是目前國內外最靈敏的氣溶膠測量方法。
4.高穩定性👍🏻:通過優化光學與工程設計,提升裝置的穩定性,實現了以天為單位的長時間穩定測量,是目前國內外最穩定的氣溶膠測量方法。
5.高通用性:通過測試、采買國產元器件🤳🏼👩👩👧👧,推進高端儀器的國產化,降低了對進口元器件的依賴,提高了裝置的通用性和可靠性🤼,降低了維護成本和風險。
當前英國Biral公司開發的AOT-100光鑷產品是本項目產品的同類競品。本項目擬將光鑷技術產品的國產化與智能化作為核心競爭點🤷🏽♀️,最大化技術落地的經濟效益🙅🏿🧑🏼🦳。為根據初步的成本及收益分析👨🦯,本意昂3平台的光鑷測量裝置的預計售價為100萬元/臺🐕🦺,預計成本為50萬元/臺🏃♂️➡️,預計利潤率為50%。本意昂3平台已獲得國家自然基金委國家重大科研儀器研製項目資助300余萬元🤾🏻,並已與多個科研機構和企業建立合作關系,為後續的市場推廣和技術轉化奠定了良好的基礎。
四、知識產權
1☄️💿、知識產權為意昂3官网單獨持有;
2、本項目已經申請專利;
3、已授權專利2項🛤、申請中3項👊🏽。
五🌱、合作方式
合作開發、技術許可、作價入股或其它方式。
六、對接方式
(1)合作意向方聯系北理工意昂3平台;
(2)北理工意昂3平台溝通了解意向方情況🔨;
(3)會同意昂3平台完成團隊與意向方共同研討合作方案。
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