利用镍粉配制指纹显现高质量磁性粉末研究

张书杰 于明洋 张忠良（中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035）

利用镍粉配制指纹显现高质量磁性粉末研究

张书杰 于明洋 张忠良
（中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035）

粉末法是基层公安机关最常用的指纹显现方法之一，磁性粉末是常用的显现粉末。但在长期的实践中发现由于磁性粉末的组成成份之一的铁粉长期暴露在空气中易氧化，使得磁性粉末抱团，形成大的磁性粉末颗粒，从而影响了指纹显现的质量和结果。针对上述问题，通过实验研究，利用镍粉代替铁粉配制新配方磁性粉末，在不同客体上均得到了高质量的指纹显现结果。

磁性粉末 镍粉 指纹显现

1 磁性材料概述

磁性材料是一种功能材料，应用历史悠久，用途十分广泛。实验表明，在外磁场中任何物质都能够被磁化，但是它们磁化的程度不同。根据物质在外磁场中的不同特性，可以将物质分为五类：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物质、亚铁磁性物质、反磁性物质。通常把铁磁性物质称为强磁性物质，把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质。

铁的物理性质为银白色固体或灰黑色粉末，具有良好的延展性、导电性、导热性，具有很强的铁磁性。

镍属于过渡金属元素，近似银白色、质地硬，有延展性，有铁磁性，可以高度磨光，抗腐蚀。溶于硝酸后呈绿色。镀在其他金属上可以防止生锈。室温时，在空气中很难氧化。镍不溶于水，常温下在潮湿空气中表面能形成致密的氧化膜，可以有效阻止其本身金属继续氧化，耐强碱。在常温下对水和空气都较稳定，对碱有抗腐蚀性，因此在实验室中熔融碱可以使用镍坩埚。

2 实验准备

2.1 实验器材及药品

2．1．1 器材

磁性刷、筛子、烧杯、玻璃棒、药匙、托盘天平、数码照相机、翻拍架等。

2．1．2 药品

镍粉、碳粉等。

2.2 样本手印制备

本实验选用铝箔纸作为标准客体，是用铝箔轧机加工而成的厚度在0.2mm以下的一种薄片，铝箔纸具有容易裁剪，易变性，如纸一样，而且变形后不反弹，可以定性，不透光，表面干净，无污染，价格便宜等优点，适合于制作标准样本手印。实验所用的铝箔纸一面为光亮面，另一面为哑光面，本实验选用哑光面作为承痕面。在常见客体的选择上，为了更加贴近公安一线工作需要，主要选用了日常生活中常见的玻璃、陶瓷两种客体。在制作汗潜手印时，实验者先将手用肥皂洗净、晾干，待30分钟后在各类客体上捺印汗潜手印，操作时尽量保持捺印力度相同、纹线清晰。

2.3 磁性粉末配制

将所用金属镍粉和碳粉分别用筛子筛出符合实验要求的粉末颗粒，再从中称量一定量的金属镍粉末和碳粉，同时放入研钵中搅拌，使得粉末充分混合，直至颜色分布均匀，用磁性刷吸取粉末，观察磁性粉末束，最后将混合好的粉末放入专门盛放磁性粉的小盒中，即可获得新配制的磁性粉。

3 实验部分

3.1 镍碳配比的选择

在配制新配方的磁性粉时，应当首先考虑镍粉和碳粉比例不同所带来的对于手印显现的影响。所以本实验的第一步就是要逐渐提高碳粉在镍碳磁性粉末中的比例，通过实验的对比选择出最佳显现效果的配比，再配制出接下来对比实验的镍碳磁性粉。

首先称取 100g镍粉放入盛装磁性粉末的盒子中，逐渐加入等重碳粉并搅拌均匀，分别使用不同配比的镍碳磁性粉刷显同一时间同一人在相同介质上留下的手印，通过显现效果对比，选择最佳的配比方案，再使用最佳配比的磁性粉做接下来的对比实验。配比实验效果图如图1所示，不同配比显现效果对比表如表所示。

图 1 不同配比的镍碳磁性粉刷显实验效果图

表 不同配比镍碳磁性粉末显现效果对比表

由上述实验表格可以看出，在使用镍粉和碳粉作为新配方刷显手印时，显现效果最佳的配比比例为100:6。所以，在接下来的对比实验中将使用镍粉和碳粉配比为6%的镍碳磁性粉末。

3.2 镍碳磁性粉末刷显手印的可行性探索

将第一步实验选择出的最佳显现效配比的镍碳磁性粉末进行刷显手印的可行性探索实验。为了更加贴近公安一线工作需要，分别在日常生活中常见的铝箔纸、玻璃、陶瓷三种客体上捺印汗潜手印，利用镍碳磁性粉末分别刷显三种客体上的汗潜手印，观察是否能够刷显，显现效果如图 2所示。

图 2 镍碳磁性粉末刷显三种客体上的汗潜手印显现效果图

通过镍碳磁性粉末刷显手印的可行性探索实验，可以通过显现效果图看出，所配制的镍碳磁性粉末能够刷显出常见客体上的汗潜手印，且显现效果良好，所以得出如下结论：

镍碳磁性粉末可以用来刷显常见客体上的汗潜手印，显现效果良好，可以代替原有配方的手印显现磁性粉末进行进一步的对比实验。

3.3 镍碳磁性粉末的灵敏度检验

用配制好的镍碳磁性粉末显现连续十次捺印在标准客体铝箔上的汗潜指纹，通过显现效果，测定镍碳磁性粉末的灵敏度。测试效果图如图3所示。

图 3 测试效果图

通过灵敏度检验实验，可以观察出镍碳磁性粉末在连续 10次捺印的汗潜指纹上均能显现出较为清晰、连贯、细腻的纹线。由此可知，由镍粉和碳粉配制出的镍碳磁性粉末有较高的灵敏度。

3.4 镍碳磁性粉末的时效性检验

在铝箔纸、玻璃、陶瓷三种客体上捺印汗潜手印，将捺印好的汗潜手印共分为6组，每组包含铝箔纸、玻璃、陶瓷三种客体各一个，分别在室内环境下保存时间为 1天、5天、10天、15天、20天、30天的时候，分别用配制好的镍碳磁性粉末显现每组三种客体上的汗潜指纹，观察显现结果与显现质量，测定镍碳磁性粉末的时效性。

通过铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果图，如图4所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在15天以内，利用镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达 20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，但纹线依然清晰连贯，与背景反差明显；当保存时间在1个月左右时，显现的指纹依然清晰连贯，显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比显现质量略有下降，但依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来。

图4 铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果图

通过玻璃客体上的汗潜手印显现效果图，如图 5所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在15天以内，利用镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在1个月左右时，显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比模糊，且显现质量略有下降，但依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来。

通过陶瓷客体上的汗潜手印显现效果图，如图 6所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在 15天以内，利用镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在 1个月左右时，显现的指纹纹线开始出现模糊的现象，且显现质量开始下降，在局部可以观察到大部分较连贯清晰的纹线，指纹大部分重要的特征能观察分辨出来。

图5 玻璃客体上的汗潜手印显现效果图

图6 陶瓷客体上的汗潜手印显现效果图

通过上述实验可知，镍碳磁性粉末具有较好的时效性，可以在实际工作中使用。

3.5 镍碳磁性粉末的抗氧化性检验

由于本实验的目的主要是针对传统指纹显现磁性粉末中的铁粉由于暴露在空气中易氧化，从而影响显现质量的问题，寻找新的抗氧化配方以达到提高显现质量的目的，所以对于镍碳磁性粉末的抗氧化性检验是很有必要的。

将配制好的镍碳磁性粉末在室内环境下放置在空气中两个月再进行刷显时效对比实验。

在铝箔纸、玻璃、陶瓷三种客体上捺印汗潜手印，将捺印好的汗潜手印共分为6组，每组包含铝箔纸、玻璃、陶瓷三种客体各一个，分别在室内环境下保存时间为 1天、5天、10天、15天、20天、30天的时候，分别用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末显现每组三种客体上的汗潜指纹，观察显现结果与显现质量，测定放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末的时效性。

通过铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果图，如图7所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在 15天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，但纹线依然清晰连贯，与背景反差明显；当保存时间在1个月左右时，显现的指纹依然清晰连贯，显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比显现质量略有下降，但依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来。

图7 铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果图

通过玻璃客体上的汗潜手印显现效果图，如图8所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在15天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在 1个月左右时，显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比模糊，且显现质量略有下降，但依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来。

通过陶瓷客体上的汗潜手印显现效果图，如图9所示，可以观察出经过在室内环境下保存时间在15天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达20天左右，显现的指纹纹线出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在1个月左右时，显现的指纹纹线开始出现模糊的现象，且显现质量明显下降，在局部可以观察到部分较连贯清晰的纹线，指纹部分重要的特征能观察分辨出来。

图8 玻璃客体上的汗潜手印显现效果图

图9 陶瓷客体上的汗潜手印显现效果图

通过上述实验可知，由于镍化学性质较为稳定，在空气中不易氧化，所以放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末仍具有较好的时效性，可以在实际工作中使用。

3.6 镍碳磁性粉末与传统磁性粉末的对比

3．6．1 不同客体汗潜手印显现效果对比

在铝箔纸、玻璃、陶瓷三种常见客体上捺印汗潜手印，分别使用镍碳磁性粉末和传统磁性粉末刷显，对比效果如图10所示（左对照组，右实验组）。

玻璃客体上的汗潜手印显现效果对比如图12所示（左对照组，右实验组）。

图10 使用镍碳磁性粉末和传统磁性粉末刷显对比效果图

通过显现效果图对比可知，两种磁性粉末在显现新鲜的汗潜手印时，显现效果都很好，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显。

3．6．2 抗氧化性对比

将镍碳磁性粉末和传统磁性粉末同时暴露在室内空气环境下两个月后，做两种粉末的抗氧化性对比实验，从而对比两种粉末的抗氧化性。

铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果对比如图 11所示（左对照组，右实验组）。

图11 铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果对比图

通过铝箔纸客体上的汗潜手印显现效果对比图，可以观察出经过在室内环境下保存时间在45天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末和传统磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达45天后，镍碳磁性粉末显现的指纹纹线依然清晰连贯，与背景反差明显；而传统磁性粉末显现的指纹纹线开始出现模糊现象，纹线开始出现断裂；当保存时间在 2个月左右时，镍碳磁性粉末显现的指纹依然清晰连贯，显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比显现质量无明显变化，依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来；而传统磁性粉末刷显的指纹显现质量开始下降，部分特征模糊。

图 12 玻璃客体上的汗潜手印显现效果对比图

通过玻璃客体上的汗潜手印显现效果对比图，可以观察出经过在室内环境下保存时间在30天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末和传统磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达1个月左右，镍碳磁性粉末显现的指纹纹线依然清晰连贯，与背景反差明显，而传统磁性粉末显现的指纹纹线开始出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在2个月左右时，镍碳磁性粉末显现的指纹纹线比直接显现出的指纹相比无明显变化，显现质量良好，依然可以观察出较连贯清晰的纹线，指纹较重要的特征也基本都能观察分辨出来；而传统磁性粉末刷显的指纹显现质量明显开始下降，部分特征模糊。

陶瓷客体上的汗潜手印显现效果对比如图13所示（左对照组，右实验组）。

通过陶瓷客体上的汗潜手印显现效果对比图，可以观察出经过在室内环境下保存时间在 30天以内，利用放置在空气中两个月的镍碳磁性粉末和传统磁性粉末刷显，均能显现出纹线连贯、清晰、细腻的指纹，与背景反差明显；但在保存时间长达1个月左右，镍碳磁性粉末显现的指纹纹线依然清晰连贯，与背景反差明显，而传统磁性粉末显现的指纹纹线开始出现局部轻微模糊现象，乳突纹线与乳突纹线间部分连接，导致少部分纹线模糊；当保存时间在 2个月左右时，镍碳磁性粉末显现的指纹纹线显现质量无明显变化，可以观察到较连贯清晰的纹线，指纹部分重要的特征能观察分辨出来。而传统磁性粉末刷显的指纹显现质量明显开始下降，部分特征模糊。

图 13 陶瓷客体上的汗潜手印显现效果对比图

从三种常见客体上的汗潜指纹刷显效果对比图可以看到，由于长期暴露在空气中，传统磁性粉末中的铁粉由于易被氧化，从而使得粉末颗粒粘连，影响显现效果，尤其是在刷显遗留时间较长的汗潜指纹时，显现质量下降明显；而镍碳磁性粉末，由于镍元素具有很好的抗氧化性，所以不会出现传统磁性粉末所出现的问题，在长期暴露在空气中的条件下显现质量高于传统磁性粉末。

3.7 其他客体的探索

本文旨在通过替换原有传统磁性粉末中的成分来达到提高显现质量，提高抗氧化性，所以在对比实验所选择的三种客体表面进行对比的基础上，在实验最后又针对塑料片和地板革两种常见客体上的汗潜手印进行显现，从而对新配方对于其他常见客体表面指纹显现的效果作初步探索，以便后续实验探索，显现效果如图14所示。

图14 新配方对于其他常见客体表面指纹显现效果图

由图14可见，新配制的磁性粉末在显示其他常见客体（如地板革、塑料片等）时，显现效果依然良好，显现质量较高，所以，本实验配制出的镍碳磁性粉末应用范围较广，实践应用性极强。

4 结论

本文通过替换原有传统磁性粉末中的成分，配制出镍碳新配方磁性粉末，从刷显效果来看，通过对灵敏度、时效性、抗氧化性的测试，新配方磁性粉末均可显现出不同常见客体上的汗潜手印，且显现效果良好。

从抗氧化性来看通过与传统磁性粉末的对比实验可以看出，在空气中暴露一段时间后，由于镍元素化学性质较为稳定，不易氧化，所以显现质量无明显变化，从而弥补了传统磁性粉末易氧化、粉末抱团的缺陷，提高了磁性粉末显现质量。

综上所述，本文所进行的磁性粉末刷显实验在一定程度上提高了传统磁性粉末的刷显质量，弥补了传统粉末易氧化影响刷显质量的问题，在常见客体上有着良好的刷显效果。

[1]张书杰．痕迹检验与侦查破案[M]．北京：警官教育出版社，1996．

[2]刘文．中国刑事科学技术大全[M]．北京：中国公安大学出版社，2001．

[3]罗亚平．物证技术及物证鉴定制度[M]．北京：中国人民公安大学出版社，2003．

[4]曾滔，谢克难．超细镍粉制备进展[J]．四川化工，2005，（6）．

[5]谢维．显现潜在手印新型粉末研究[J]．刑侦技术，2007，（1）：33．

[6]李国平，李宁．利用纳米粉末显现光滑客体汗潜指纹[J]．辽宁警专学报，2004，9（5）：43－44．

[7]张秀国．巧用粉末刷显指印[J]．刑事技术，2004，（4）：36－36．

[8]李重阳，李波阳，李敏刚，等．指纹显现技术发展综述[J]．公安大学学报，2003，3（3）：22-271．

[9]G．L．Thomas．Thephysicsof fingerprintsand their detection[J]．Sci．Instrum,1978,11:722-731．

[10]D．Graham．The use of X-ray electronography and autoelectronography in forensic investigations[J]．J．Forensic Sci．1966,11；20．

[11]R．W orsham,K．L．Jenkins．Infrared responsive fingerprintcomposi-tion，USPatent4,226,740(1980)．

（责任编辑：孟凡骞）

D918．91

A

2095-7939（2015）03-0046-06

2015-05-22

张书杰 （1956-），男，辽宁抚顺人，中国刑警学院党委委员、副院长，教授，学士，主要从事痕迹检验鉴定研究。