球膜光学微纳牛力检测原理研究

随着微纳米技术和生物医学技术的发展，微生物体、细胞、分子簇等领域对微纳牛力的测量已经成为关键的技术难题。为了实现微纳牛力测量，项目主要研究了两种不同结构的光学膜的力学特性和光学特性，以光学薄膜和光学球膜为微力传感器的敏感元件，建立了光学膜的直径、厚度、变形量等参数与微纳牛力之间的本构关系方程，实现了微纳牛力的检测。试验研究表明：光学薄膜量程测量微力范围0~10mN，可实现检测分辨率10μN，误差范围-1.5%~+2.5%；天然乳胶光学球膜测量微力范围1.85~10.84mN，可实现检测精度1.2%，测量分辨率小于50μN，误差范围-2.5%~5.5%；水溶性光学球膜测量微力范围65nN~1.105μN，可实现检测精度0.9%，测量分辨率小于33.4nN/pixel，误差范围-5.7%~6.2%。项目的研究为纳米制造业、生物学、医学、分子化学、遗传学（DNA）、环境检测(细菌)、食品工业（微生物）等领域提供一套全新的微纳牛力检测方法。