硅橡胶复合绝缘子是高压输电线路的关键设备, 长期在复杂外界环境条件下带电运行后会发生表面老化, 表现为粉化、 褪色、 粗糙度和硬度上升等现象。 粗糙度作为复合绝缘子的老化特征量之一, 其测量是复合绝缘子在线带电检测的难题。 激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)适用于开展输电线路复合材料的远程在线检测, 但粗糙度对LIBS信号的影响还没有得到系统的研究, 利用这种基体效应进行绝缘子表面粗糙度的测量尚无报道。 制备了不同粗糙度的硅橡胶新样品, 与500 kV线路退运的复合绝缘子样品进行对比分析, 研究了硅橡胶材料的粗糙度对LIBS信号的影响, 结果表明, 对于新制备硅橡胶材料随着粗糙度的增加, 各主体元素特征谱线强度会随之增强, 不同主体元素之间的原子谱线强度比（Si 288.2 nm/C 247.9 nm和Al 394.4 nm/Si 288.2 nm）随之下降, 说明样品粗糙度对LIBS测量结果影响显著。 但特征谱线强度及不同主体元素原子谱线强度比与粗糙度之间的函数关系不明显, 难以用于粗糙度测量。 硅橡胶的主体元素为Si, Al, C和O等, 考虑元素含量及特征谱线的选取方便选择Si为主要分析元素。 对于Si原子谱线强度比, 选取了两条上能级相近（Eki＝40 991.88, 39 955.05 cm-1）的原子谱线（SiⅠ288.2 nm, SiⅠ250.7 nm）作为分析线, 在满足局部热力学平衡与光学薄的条件下两条谱线的强度比应为定值, 但样品粗糙度的改变会影响脉冲激光烧蚀材料表面的过程, 从而改变等离子体的状态, 使得谱线强度比值也随之变化。 上述两条硅原子谱线强度比和粗糙度建立的定标关系, 线性相关系数为0.88。 对于500 kV输电线路退运的老化硅橡胶材料, 其表面由于老化有部分氢氧化铝填料析出, 使得基体成分不均匀性更为显著, 其表面也变得更为粗糙, 这导致一对谱线强度比值作为定标函数, 实用性降低。 因此针对老化硅橡胶材料, 除了选择Si元素谱线(SiⅠ250.7 nm, SiⅠ251.4 nm, SiⅠ251.9 nm)以外, 还引入了Al元素谱线(AlⅠ305.7 nm, AlⅠ305.9 nm), 利用三组谱线强度比进行多元回归分析, 对于两个实测粗糙度为2.659和2.523 μm老化硅橡胶样品, LIBS测量的相对误差分别为0.218和0.189。 结果表明对同样成分的复合材料, 表面粗糙度对LIBS信号的影响是必须考虑的, 而利用这种基体效应, 开展远程在线测试复合绝缘子表面粗糙度, 对于高压输电线路检测运维具有重要的应用价值。

为了在微流控芯片上形成封闭的微通道等功能单元,克服热压键合中微流控结构的塌陷和热压所致芯片微翘曲对后续键合的影响,提出了一种适用于硬质聚合物微流控芯片的黏接筋与溶剂协同辅助的键合方法.以聚碳酸酯(PC)微流控芯片为研究对象,通过热压法在PC微流控芯片上的微通道两侧制作凸起的黏接筋,通过化学溶剂丙酮微溶PC圆片的表面,然后将PC圆片与带有黏接筋的PC微流控芯片贴合、加压、加热,从而实现微流控芯片的键合.分析了键合机理,并对键合工艺参数进行了优化.实验结果表明:键合质量受丙酮溶剂溶解PC圆片的时间和键合温度的影响,能够保证键合质量的最佳键合温度为80~90°,溶解时间为35~45 s,芯片的键合总耗时为3 min.与已有键合工艺相比,所提出的黏接筋与溶剂辅助键合工艺有效提高了键合效率.该键合方法不仅适用于具有不同宽度尺寸微通道的微流控芯片,还可扩展用于不同材料的硬质聚合物微流控芯片.

为了克服离心式微流控芯片上血清提取对虹吸管亲水性的依赖,保证离心式微流控芯片功能的稳定性和可靠性,在芯片上设计了连接于血液分离腔的压缩空气腔,实现了高转速下血液的分离。基于压缩空气的辅助作用,并通过转速降低导致压缩空气腔内所储存气体压强的释放对血清的泵送作用,实现了离心式微流控芯片上血清的定量提取。基于等温气体的热力学平衡理论,分析了压缩空气腔压缩体积和虹吸管内液面位置与电机转速之间的关系,给出了基于压缩空气辅助作用的离心式血清提取结构的设计规律。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材,采用CO2激光加工工艺,制作了离心式血清提取芯片,并测试了不同转速下被压缩气体的体积和血清液面在虹吸管中的位置。实验结果表明：转速为4000 r/min时,空气的被压缩量为8.7 μL,虹吸管能有效抑制全血溢出以防止全血进入血清提取腔;当转速降为1 000 r/min时,压缩气体所储存压强得到释放,克服了离心力,并驱动血清流过虹吸管最高点,进而实现血清的定量提取。