[发明专利]流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统

说明书

本发明提供了一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统，其中，观测模型包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。光传输系统包括:激光束、反射镜、第一透镜、第二透镜、偏振分束器、若干滤波片及对应的单光子探测器和流体中EZ特性的观测模型。本发明通过将流体中EZ特性的观测模型用在光传输系统中，可以大大减小光在流体传输中的损耗，同时提高了光在流体中的传输效率。

技术领域

本发明涉及仿真测量技术领域，具体而言，涉及一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统。

背景技术

依据亲水视点，小于90度就是亲水，大于90度就是憎水带有极性基团的分子，对水有大的亲和才能，可以招引水分子，或溶解于水。这类分子构成的固体材料的外表，易被水所潮湿，这种分子做成的材料就是亲水材料。水的第四相（EZ）：活性水，形成于亲水界面，EZ的形成就是由于亲水界面存在表面电荷，这些会作为初层模板，单分子层也可以形成EZ。缺少表面电荷的材料不会形成EZ。EZ是六边形的水分子层错位叠加结构，ZE变宽即层数增加，减少也是分层减少， EZ随流体速度的增加渐变减少至完全消失。EZ的密度大于水，分子更有序，结构类似冰，为更碱性的排除带Exclusion Zone water（EZ水），会将水中的离子、小分子等物质都排除，H₃O₂带负电荷，对声光电磁热都比较敏感，折射率比液态水高，对大约3um波长的红外最为敏感，会增加EZ水分子层的累积，加宽在亲水界面上的EZ宽度， EZ是液态水到固态冰的中间态，可以储存能量，还能提供能量。

质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，美国杜邦公司的Nafion膜是质子交换膜主要材质，采用全氟磺酸膜具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前研究EZ的科研人员多使用nafion膜作为亲水界面。然而，Nafion类膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；(3)nafion在制作亲水界面时比较麻烦，与容器的贴合不能做到完全无缝贴合，导致界面不平整，对形成的观察界面完全，宽度不好测量和测算。（4）保存和重复使用困难。

此外，在亲水界面中由于光和电子在水中的传播不断受到散射作用和与水分子的碰撞作用，使得光和电子在亲水界面中不仅传输效率大大降低，而且散射方向非常分散。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统，旨在解决现有技术中对流体中的EZ进行观测时操作不便并且难以判定流体中EZ区域的位置、以及光在流体中传输时损耗较大的问题。

本发明第一方面提出了一种流体中EZ特性的观测模型，包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。

进一步地，上述观测模型中，所述通道呈圆柱形、椭圆形、方形、锥形、菱形或树枝形。

进一步地，上述观测模型中，所述亲水胶体材料为生物聚合物类胶体、植物籽粉类胶体、植物萃取物类胶体、纤维及纤维素衍生物类胶体、淀粉类胶体、动物类亲水胶体、果胶和/或海藻类胶体。

进一步地，上述观测模型中，所述溶剂为超纯水、去离子水或可溶性盐溶液。