单分子膜分析仪工作站可行性论证报告新

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1、河南理工大学申购（自制）科研仪器设备可行性论证报告申购（自制）仪器名称 单分子膜分析仪工作站购置单位 物理化学学院 学科（实验室）名称 凝聚态物理 申请人 薛中会 联系电话 3987810 填报日期 2012 年 3 月 26 日发展规划处制2010年10月0填 表 说 明1凡申购（自制）学科建设所需仪器设备均需进行可行性论证，并填写此表。如有关栏目填写内容较多，可另外附页。此表属存档材料，严禁用园珠笔、铅笔填写。2申请人必须是本学科（科研平台）的学术带头人或学术骨干。3申请人填写此表后，提交学科带头人或科研平台负责人，经审核签字后提交所在单位。所在单位组织学科或科研平台骨干人员进行初次论证（

2、对单价在5万元以上的设备，专家不少于5人；单价10万元以上的设备，专家不少于8人，单价30万元以上的设备，须有1-2人为校外专家），论证通过后，将此表报发展规划处。4单价10万元以上的设备，需提交调研报告（该设备在其它单位的使用情况）。5发展规划处组织专家对申购（自制）设备的可行性进行论证，论证通过并报校领导审批后，方可办理采购业务。没有经过论证批准手续自行订货、采购，财务部门不予报账。一、仪器设备基本情况仪器设备名称（中文）单分子膜分析仪工作站（英文）Langmuir-Blodgett film workstation申购数量1单价（万元） 34.8总金额（万元）34.8国别芬兰厂商KSV

3、NIMA型号KN 2002拟安装地点理化楼使用单位（学科、科研平台名称）凝聚态物理重点学科仪器设备的主要功能芬兰KSV NIMA 品牌系列LB膜分析仪，性能优良，有30多年的LB膜设备研发制造经验，全球有上千家用户，是市场和科研用户公认的顶级LB膜分析仪制造商。KN 2002膜分析仪是计算机控制的精密LB膜分析仪，可在控温条件下分析液体表面上单分子膜的性能，并能在固体基片上沉积多层单分子膜。仪器采用高精度高分辨率的膜天平、直流伺服电机无步阶沉积装置和单分子膜的对称压缩确保精确的膜压测量和控制以及沉积过程中高度均匀一致的分子取向。KN 2002软件功能强大，仪器校准、实验设置、膜压缩、膜压监视和

4、每个室的镀膜等所有程序均由软件控制完成，并具有强大的分析功能。用于气液界面单分子膜的研究，包括单分子膜的聚集、诱导结晶、分形以及纳米结构的构筑和气体的吸附等，并可方便地在分子层次上实现均匀有序、厚度精确可控以及组装的任意性。仪器设备的主要技术参数及性能描述（参考国资处招标文件编制注意事项中对技术指标的要求填写）1.工作条件1.1 电源： 220V10% 50Hz1.2 工作环境： 室温，相对湿度35%-85的环境下正常工作2.技术参数2.1 LB膜槽表面积： 273 cm22.2 LB膜槽内部体积： 364 mm 75 mm 4 mm2.3 挡板速度 0.1-270 mm/min2.4 膜天平

5、测量范围： 0-150 mN/m2.5膜天平分辨率： 4 n/m2.6最大亚相体积： 176 mL2.7沉积井尺寸： 20 mm 56 mm 60 mm2.8最大样品尺寸： 3 mm 106 mm 106 mm（100%浸渍）2.9镀膜头和膜天平位置调节：马达自动控制2.10 提膜速度： 0.1-108 mm/min基本配置：序号名称 型号/规格 数量（个/台/套）价格（万元）生产厂家1LB膜分析仪KN2002122.8KSV公司2在位pH值探测仪KN00110.4KSV公司3在位表面电势测量仪KN000116.0KSV公司4超纯去离子水仪Milli-Q Synthesis13.0密理博公司5

6、柜机空调KFR-72L/(72520)FNAbc-3 10.7格力电器有限公司6打印机HP 1020plus 10.1惠普公司7小型减震台ZL-090611.8上海天核机电有限公司二、可行性论证详细方案1、申购的详细理由（从仪器设备的主要功能、技术参数出发，结合国内外研究现状和发展趋势，阐述本单位科学研究、人才培养、技术开发及社会服务等工作对购买该仪器设备的必要性和紧迫性）（1） 购置LB膜分析仪的必要性LB膜分析仪的功能：LB膜分析仪作为有机、有机/无机薄膜的制备仪器在物理学、生物学、电子学、光学、化学、材料科学、摩擦学、生物矿物学和资源环境的保护等领域有重要的应用。而且该仪器也能用于定量研

7、究有机物对无机物的吸附以及有（无）机物对气体的吸附。该仪器的购买不但能为我校理化学院的物理、化学专业的教师和学生建立教学科研的平台，同时也能为我校生物学专业、材料学专业、采矿专业、资源和环境专业、矿物加工等专业的教师和学生提供教学科研的平台。对于促进相关专业的深入发展，提升教师和学生的科研水平具有重要的意义。在国际知名期刊Langmuir（JCR一区）有大量的文章涉及上面提到的研究领域的最新报道。科研及学科建设的需要：目前，LB膜分析仪在物理学、化学、生命科学、材料科学研究领域中主要有如下的应用：1. 非线性光学器件和纳米电子器件; 2. 生物传感器的制备和应用；3. 医用植入材料和生物细胞的

8、相互作用规律研究；4. 纳米骨的制备和应用；5. 生物膜的化学模拟以及煤气化对地下水污染的生物膜处理技术；6. 生物矿化、膜控晶体生长和纳米结构模板的制备及其应用；7. LB膜在超薄膜制备上的应用；8. 矿山废水吸附处理的实验模拟研究；9. 粉煤灰中煤胞的成膜性质研究及其高性能薄膜的制备；10. 煤矿瓦斯吸附规律研究；11. 纳米结构材料的表面自组装技术和纳米压印技术；12. 制备半导体材料、制备铁电材料、用DNA LB膜制备新型材料和生物传感器的制备技术等。此外，LB膜在医学等领域也表现出越来越重要的应用价值。如果有了这台仪器，我们的硬件水平和科研实力将大大增强。我院近年引进的博士中有相当一

9、部分从事相关研究方向，科研梯队已经形成，完全可以开展相关领域的研究。除广泛应用于分子薄膜的植被外，LB膜分析仪还可用于模拟研究细胞膜的“raft”结构分析方面的研究。近年来，LB膜分析技术和纳米压印技术的结合是材料物理和表面物理研究方向中一个十分重要且活跃的研究领域。蛋白质模板和生物大分子模板的形态对人体和环境的作用与其存在形式有着密切的关系。如人们所熟知的胶原蛋白对骨骼中无机成分羟基磷灰石的骨化作用，胆结石和尿结石的形成过程的研究等都和生物分子的表面形态密切相关。因此在体外模拟生物分子的结构对于研究其在体内的作用规律具有重要的推动作用和借鉴价值。形态分析和成膜性能分析对于揭示生物分子生命科学

10、中的生物无机化学作用是非常必要的，因此，成膜性能分析越来越引起人们的重视。如果有了这台仪器，我们的硬件水平和科研实力将大大增强。我院近年引进的博士中有相当一部分从事相关研究方向，科研梯队已经形成，完全可以开展相关领域的研究。教学的需要：购买该仪器可用作研究生的教学和科研，因为LB膜分析技术在材料物理化学硕士研究生的研究方向中有较多的应用。同样，LB膜原理和应用是材料化学及应用化学专业学生的必修课，LB膜分析技术能帮助学生理解分子制备技术的重要性，同时对学生利用此平台研究新材料的表面性质具有重要的应用价值。国内LB膜分子仪的购置情况：由LB膜分析仪在教学、科研中重要的地位，据统计，教育部直属的重

11、点高校都配置有该类型仪器，并且，大部分高校都不止一台。河南大学特种功能材料教育部重点实验室、厦门大学化工学院、山东大学教育部重点实验室，吉林大学，中科院化学研究所等省内外高校和科研院所均购置有该仪器。仅河南大学特种功能材料教育部重点实验室就有四台LB膜分子仪，利用该仪器进行研究每年都有高质量论文发表。并且，每年对全校相关专业本科生和研究生进行开放教学。效益的预测：拥有LB膜分析仪可提高物理化学学院院系整个物理学和化学学科的整体实力和教学科研硬件水平， 可带来大量的高水平论文。购置LB膜分子仪对相关学科建设及开展教学、科研都有很大的帮助。有关LB膜分析仪用于分子尺度的表面成膜的基础研究处于国际前

12、沿水平，研究成果大多可以发SCI期刊源论文，如国际著名期刊Langmuir就是以此仪器的第一个英文单词命名的，属于SCI一区，同时国外有大量期刊SCI二区的期刊发表LB膜制备技术相关的文章。购买LB膜分析仪并投入运行后，将主要用于化学和物理专业硕士研究生的培养，同时还可满足生命科学、材料科学、资源环境科学、生命科学的研究需要。技术负责人和团队成员对该仪器的操作非常熟悉，长期从事相关研究。仪器购买后，很快就可产生科研效益，预计年发表SCI二区论文5-8篇，培养硕士生1-2名，同时为进一步申报省级重点学科做准备。2、校内现有同类仪器设备情况（主要阐述校内现有同类、同档次仪器设备的数量及使用情况，是

13、否可以共享，以及不能共享的理由；校内已有同类设备的，需请设备所在单位出具设备运行状况证明（设备的型号、功能、近三年开机时数、取得科研成果情况及目前运行状况等）校内无同类设备3、仪器设备使用、维护技术人员情况（主要介绍仪器设备使用、维护专业技术人员的职称、专业、学历、研究方向等基本情况；相关专业技术人员对仪器设备的了解和掌握的情况以及厂商对技术人员的培训计划，包括厂家到现场进行技术指导培训和相关专业技术人员外出培训等）1. 薛中会，男，博士，副教授，最主要的研究方向集中在生物矿化的模拟及其生物灵感启发下材料的仿生合成和应用研究。擅长有序分子膜组装技术、膜控吸附技术和膜控自组装技术和膜控特种功能材

14、料的制备技术。能熟练使用和维护该仪器，自2001年至今一直以此仪器为平台开展研究工作，发表SCI收录论文20篇，其中JCR二区5篇。2. 李立新，男，博士，教授，主要从事纳米薄膜的制备和性质研究，使用该仪器从事纳米结构的自助装研究；熟悉该仪器的使用和维护；3. 王会新，男，博士副教授，主要从事光电薄膜的制备和性质研究，使用 4. 谌伦建，男，博士，教授，主要从事煤地下气化对地下水的污染治理研究，使用该仪器开展有机物和微生物薄膜对地下水污染物的吸附研究；同时 5. 关荣峰，男，博士，教授，主要从事太阳能薄膜电池的制备和开发研究，利用该仪器可以开展新材料的光电转换性能和性质研究； 6. 贾兴涛，男

15、，博士后，副教授，主要从事铁电薄膜的制备和物性研究。使用该仪器可以开展分子尺度铁电薄膜的制备和铁电性质研究； 7. 王宝基，男，博士研究生，讲师，主要从事分子薄膜的制备和有机物/无机功能薄膜的制备和物性研究；熟悉该仪器的使用和维护； 8. 张磊，男，博士，副教授，主要从事纳米材料在环境中的应用研究； 9. 董喜燕，女，博士研究生，主要从事气液界面纳米材料的制备研究；熟悉该仪器的使用和维护； 10. 聂毅，男，博士，副教授，主要从事金属薄膜的制备研究； 11. 汪舰，男，博士，副教授，主要从事纳米结构光电器件的制备研究；4、安装使用的环境及设施条件（主要从仪器设备安置地点、面积，水、电、气、温度

16、等配套设备需求和保障，对安全、环保有何影响及预防措施等方面进行阐述）1. 仪器安置地点： 理化楼407；面积20m2；2. 电源： 220V10% 50Hz；3. 水： 自来水水池一个；0.2 m3/天4. 气： 无特殊要求；5. 温度： 保持室温231；6. 安全和环保： 不会对环境造成污染，无特殊要求7. 防尘要求： 需要带推拉门的玻璃罩一个；5、选型理由（对至少3个厂家产品的主要功能、主要技术参数和价格进行比较，分析其先进性、适用性，以及购买意向排序，如果是进口产品需说明国别、公司以及不选用国内产品的理由）（1）上海中晨数字科技设备有限公司生产的LB膜分析仪主要功能和特点：1操作过程和数

17、据采集由PC计算机和前置单片机控制，实现自动化和智能化，使人为操作误差的可能降到最低；2关键零部件（包括传感器）进口，测试数据精确，重复性好；3基于WINDOW视窗的全中文操作软件，用户界面友好，图形可存储打印，数据可二次处理；4液槽表面积大，灵敏度高，泄漏小；5可自动测量液体表面张力。6可绘制r-A和-A曲线。7可根据r-A和-A曲线设制成膜张力上下限，滑障反复压缩和扩张成膜。8可设定恒定张力，滑障在拉膜时移动以维持张力的恒定。9拉膜速度可调。10体贴设计保证了仪器能适用于常规测试环境、与普通配置PC联机工作，运行平稳，振动小，噪音小。主要技术指标：1. 表面张力测量范围： 0mN/m150

18、mN/m2. 分辨率： 0.05 mN/m3. 检测方式： 吊片法（WILHELMY TYPE）4. 液槽方式： LANGMUIR5. 液槽材质： 全四氟材料6. 液槽面积： 300mm 100mm (型号:JML04C2)7. 压缩面积： 908. 滑 障： LEAKPROOF或BARRIER9. 滑障速度： 0.4897mm/min10. 拉膜速度： 0.2245mm/min11. 拉膜模式： 上行、下行12. 电源电压： AC22010V13. 电源频率： 50Hz14. 最大消耗功率： 150W15. 工作温度： 室温，可外接恒温水槽16. 工作湿度： 30%85%相对湿度价格：12.

19、5万元（2）芬兰KSV NIMA 公司生产的KN2002型LB膜分析仪主要功能和特点：芬兰KSV NIMA 品牌系列LB膜分析仪，性能优良，有30多年的LB膜设备研发制造经验，全球有上千家用户，是市场和科研用户公认的顶级LB膜分析仪制造商。KN 2002膜分析仪是计算机控制的精密LB膜分析仪，可在控温条件下分析液体表面上单分子膜的性能，并能在固体基片上沉积多层单分子膜。仪器采用高精度高分辨率的膜天平、直流伺服电机无步阶沉积装置和单分子膜的对称压缩确保精确的膜压测量和控制以及沉积过程中高度均匀一致的分子取向。KN 2002软件功能强大，仪器校准、实验设置、膜压缩、膜压监视和每个室的镀膜等所有程序

20、均由软件控制完成，并具有强大的分析功能。主要技术指标：1. LB膜分析仪：1.1控制和操作 软件控制，用户设置镀膜参数,手动和全自动模式1.2表面面积 273 (mm2)1.3 LB膜槽内尺寸 364*75*4 (L*W*H mm)1.4滑障速度 0.1-270 (mm/min)1.5滑障速度分辨率 0.01mm/min1.6 滑障速度误差 1%1.7膜天平测量范围 0-150 (mN/m) 1.8膜天平最大负荷 1 (g)1.9膜天平分辨率 4 N/m1.10沉积速度 0.1 - 108mm/min1.11速度步阶 0.1 mm/min1.12沉积循环 1 - 无限多次1.13停留时间 可调

21、，范围：0 - 9999s1.14沉积马达 直流马达1.15 LB膜亚相体积 176 (mL)1.16镀膜阱尺寸 L20 x W56 x H60 (mm)2亚相pH控制2.1 PH值范围 2-13，在线测量2.2 PH值精度 +/- 0.013. 表面势能3.1动态范围： -5 - +5 V3.2重复性： +/- 2Mv3.3漂移： 2 mV/h3.4灵敏度： 1 mV3.5探针直径： 16mm3.6高度依赖性： 10 mV/mm3.7 反应时间： 2s3.8传感器头尺寸 100 x 20 x 85 mm33.9高度调整区间： 200 mm4. 软件4.1系统操作软件 Windows系统下运行

22、，功能强大。软件具有控制、校准、实验程序设置、测量、数据采集和分析、在线显示、数据的输出和输入等功能。4.2 标准实验程序 等温压缩/松弛曲线：能够获得表面压/mma曲线，表面压/时间曲线，或表面压/任意可测参数的曲线。 单分子膜的动力学分析（酶动力学，分子水解，聚合等）单分子膜渗透分析，生物分子的溶解性和胶合性（酶，蛋白质，缩氨酸等）Isochores和等压曲线：恒升或恒降表面压/mma曲线，表面压/时间曲线，或表面压/任意可测参数的曲线。5. 价格：22.8万元（3）芬兰Kibron 公司生产的LB膜分析仪主要功能和特点：Micro TroughXL-LB是来自芬兰著名膜分析仪生产企业Ki

23、bron公司的系列膜分析仪，Kibron公司自1972年成立以来便成为了全球最著名的LB膜分析仪的制造商和行业内的领先者，具有着最为丰富的经验，在世界范围内都拥有着众多的用户，是业内最具创新能力的企业，该公司在不断完善膜分析仪的基础上，又推出了多种分析设备，例如：CMCeeker高效CMC测量仪、Aquapi便携式表面张力仪等等。可见Kibron公司是一家专业致力于该领域拓展和研发的公司。Micro TroughXL-LB是由计算机程序软件控制操作的高精度LB膜分析仪。主要技术指标：1.沉降速度0.1-110mm/min2.速度调节增量0.1mm/min3.沉积次数无限次数4.基片最大尺寸40

24、50mm（100%浸渍）5.浸渍马达直流伺服马达6.膜压测量系统与微电子反馈系统相连的专利合金传感器进行表面压控制，可由软件控制操作7.表面压范围0-150mN/m，8.膜天平分辨率0.2N/m9.膜天平传感器精度0.02mg10.表面积调节 2个内部移动滑障，单分子层对称压缩，由可编程的软件控制11.滑障速度 0.1-290 (mm/min)12.滑障速度误差1%13.滑障速度分辨率0.01mm/min14.压缩比10：115.精密槽内面积39359mm16.停留时间可调范围：0 9999s17.浸入槽直径 30 mm, 深 100 mm价格：25.00万元购买意向排序：（1） KSV NI

25、MA 公司的KN2002型LB膜分析仪；（2） Kibron公司的 Micro TroughXL-LB膜分析仪；（3） 上海中晨数字技术设备有限公司的JML04C2型。国产的在发表外文文章时，期刊的审稿人经常质疑数据的可靠性，使得文章的接收和发表变得比较困难。6、预期绩效分析（主要从科学研究、人才培养、技术开发、社会服务、使用效率等方面进行阐述。科研方面要具体说明服务的科研团队、研究方向，承担的项目、获得的成果等；人才培养方面要说明可承担的本科生、研究生实验教学任务及拟培养人才数量等；技术开发和社会服务方面要说明预期成果及经济效益等；使用效率方面要说明本单位使用和对外开放的最低机时数等）（1）

26、科学研究拥有LB膜分析仪可提高物理化学学院院系整个物理学和化学学科的整体实力和科研硬件水平，可带来大量的高水平论文。重要服务物理学和化学校级重点学科和科研团队的建设。为重点学科的薄膜物理，纳米结构物理和光电材料等研究方向的深入发展提供研究平台。目前承担的和该仪器相关的研究项目有国家级项目3项，省部级项目3项，校博士基金4项，校青年基金2项，发表论文20余篇。其中SCI收录论文10余篇，SCI二区文章5篇。有关LB膜分析仪用于分子尺度的表面成膜的基础研究处于国际前沿水平，研究成果大多可以发SCI期刊源论文，如国际著名期刊Langmuir就是以此仪器的第一个英文单词命名的，属于SCI一区，同时国外

27、有大量期刊SCI二区的期刊发表LB膜制备技术相关的文章。仪器购买后，很快就可产生科研效益，预计年发表SCI二区论文5-8篇，年提交发明专利2项。（2）人才培养购买LB膜分析仪并投入运行后，将主要用于化学和物理专业硕士研究生的培养，培养硕士生1-2名，亦可以用于物理专业、化学专业、材料学专业、生物学专业本科生的相关课程的教学任务，如对本科生开设LB技术原理和应用必选课，对研究生开设LB技术原理和应用学位必修课，提升学生的综合素质，有利于学生的全面发展，激发学生的科学研究兴趣。（3）学科建设 对于提升我校凝聚态物理和化学重点学科的学科水平具有重要的推动作用，在成果积累的基础上，为进一步申报省级重点

28、学科做准备。（4）技术开发和社会服务 为中原经济区的建设提供技术开发服务。如节能减排，环境保护新材料的开发应用、煤矿酸性废水的处理和瓦斯敏感材料的开发、新型生物选矿剂的开发、新型太阳能薄膜的开发等。在申请专利的基础上，实现技术开发和专利的转让，产生客观的经济效益。（5）仪器使用效率仪器购置安装后的利用率开放率很高，对全校开放，用于本物理学科和环境、化学、材料、生物等学科的教学科学研究。预计本单位年工作量为103003000小时，外单位年2300=600小时。三、学院（重点实验室）可行性论证结论学院（重点实验室）论证意见：（需提交详细会议记录） 负责人签字： 年 月 日姓 名单 位专 业职 称参

29、加论证人员签字理化学院物理学副教授理化学院化学教授理化学院物理学副教授理化学院化学教授国资处物理学教授理化学院化学副教授理化学院物理学副教授理化学院物理学副教授理化学院物理学教授河南大学物理学教授四、审核审批意见学科、科研平台关于是否同意支出实验室维修改造费、仪器设备运行维护费等配套经费的意见:负责人签字： 年 月 日所在单位关于是否具备安装条件的意见：负责人签字： 年 月 日国有资产管理处关于设备重复性的审核意见负责人签字： 年 月 日学校专家组论证意见学校论证小组成员签名校领导审批意见附件2河南理工大学科研仪器设备购置简表单位： 物理化学学院 （盖章）序号仪 器 设 备 名 称数 量（台/

30、套）单价（万元）总额（万元）型号主要功能服务的研究方向申请人和主要使用人员预期目标、效益（三年内承担项目、获得成果、培养人才及年度运行机时数等）1LB膜分析仪工作站134.834.8KN2002恒定的温度条件在超纯去离子水表面，开展单分子薄膜的制备，吸附性能研究，在位检测PH值的变化，在位检测表面电势低维物理、薄膜物理、纳米结构材料与物理薛中会李立新国家自然科学基金3项科技厅项目5项发表论文15篇，专利3项培养研究生3-5名年运行时间3000小时说明：此表应在河南理工大学申购（自制）仪器设备可行性论证报告的基础上按学院或重点实验室汇总填写，供学校组织论证和校领导研究时使用；“预期目标、效益”栏

31、可按单台（套）填写，也可按几台（套）设备构成的系统综合填写，应与可行性论证报告中有关内容一致。附件3河南理工大学科研仪器设备使用效益承诺表申报单位： 1234567891011121314151617181920仪器名称单价（万元）服务的学科使用机时（小时）测样数（个）培训人员数教学实验项目数科研项目数社会服务项目数获奖情况发明专利论文情况教学科研社会服务开放使用机时学生教师其他国家级省部级教师学生三大检索核心刊物LB膜分析仪工作站34.8凝聚态物理30027001006001000310131022331510注：第1列仪器名称应标准、规范；第47列“使用机时”均以预期三年的计划填报；第8列填报预期三年内在本仪器上测试分析的样品数量；第911列填报预期三年内在本仪器上能独立操作的学生人数、教师人数和其他人员数；第1214列填报预期三年内利用本仪器开设的教学实验项目数、完成的各种科研或合作项目数和为校外承担的社会服务项目数；第1516列填报预期三年内利用本仪器获得的奖励数量；第1718列填报预期三年内利用本仪器获得已授权的发明专利数量；第1920列填报预期三年内利用本仪器发表在三大检索、核心期刊上的论文数。申报人： 平台负责人： 学院院长： 学科负责人： 申请时间： 1