Скачать презентацию МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КОНОТОПСЬКИЙ ІНСТИТУТ СУМ Скачать презентацию МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КОНОТОПСЬКИЙ ІНСТИТУТ СУМ

ЗРАЗОК_2015.pptx

  • Количество слайдов: 13

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КОНОТОПСЬКИЙ ІНСТИТУТ СУМ ДУ Центр заочної та дистанційної форм МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КОНОТОПСЬКИЙ ІНСТИТУТ СУМ ДУ Центр заочної та дистанційної форм навчання Комплексна курсова робота ГАЗОВІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОМАТЕРІАЛІВ студента гр. ЕПсз -31 с Р. І. Глушко Науковий керівник, к. ф. -м. н. , асистент М. Г. Денко Конотоп 2015

АКТУАЛЬНІСТЬ Розробка газових наносенсорів - порівняно новий напрямок аналітичного приладобудування, що динамічно розвивається. Характерна АКТУАЛЬНІСТЬ Розробка газових наносенсорів - порівняно новий напрямок аналітичного приладобудування, що динамічно розвивається. Характерна тенденція створення зазначених пристроїв, це розширення номенклатури конструкційних матеріалів, які використовуються при виготовленні чутливих елементів датчиків. Зокрема , в число таких матеріалів входять нанотрубки, нанодроти, нановолокна та композиційні матеріалу на іх основі. Унікальні електричні, оптичні і механічні властивості роблять наноматеріали дуже перспективними для розробки нового покоління мініатюрних, малопотужних, безвідмовних датчиків. У випадку газового зондування наноматеріали, такі як нанодроти, нанотрубки і графени домінують над іншими матеріалами. Відповідно, існує необхідність розробки методів створення сенсорів на основі вуглецевих наноматеріалів і їх композитів, а також всебічного вивчення їх властивостей в різних хімічних середовищах, що і визначає актуальність даної роботи. МЕТА РОБОТИ. Виходячи з актуальності тематики, мета роботи полягає у теоретичному вивченні газових датчиків і методів їх конструювання на основі наноматеріалів.

РОЗДІЛ 1 ЧУТЛИВІ ЕЛЕМЕНТИ З КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОТРУБОК Найпоширеніша класифікація виділяє РОЗДІЛ 1 ЧУТЛИВІ ЕЛЕМЕНТИ З КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОТРУБОК Найпоширеніша класифікація виділяє наносенсори, чутливі елементи яких мають покриття, виконане з композиційного матеріалу, що складається з Ø вуглецевих нанотрубок і металу, Ø вуглецевих нанотрубок і оксиду металу, Ø вуглецевих нанотрубок і полімеру, Ø вуглецевих нанотрубок і органічної сполуки, Ø вуглецевих нанотрубок, металу і оксиду металу, Ø вуглецевих нанотрубок, полімеру і органічної сполуки, Ø вуглецевих нанотрубок, двох металів та оксиду металу. Графічне зображення одно- і багатошарової нанотрубок

1. 1. Нанотрубки і метал Вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками паладію, платини, титану, марганцю, 1. 1. Нанотрубки і метал Вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками паладію, платини, титану, марганцю, заліза, кобальту Пари етанолу Чутливість до концентрацій 10 -3 - 10 -2 % Вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками срібла Одношарові вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками паладію Водень Сірководень Визначення при нормальній і кімнатній температурах Зміна вихідного сигналу пристрою на 25% , час встановлення показань до 7 с, концентрації 1 -10 -3 % Використано кондуктометричні вимірювальні перетворювачі

1. 2. Нанотрубки і оксид металу Багатошарові вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками діоксиду олова Оксид 1. 2. Нанотрубки і оксид металу Багатошарові вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками діоксиду олова Оксид вуглецю, діоксид азоту Межа виявлення оксиду вуглецю ~ 10 -4 %, діоксиду азоту - ~ 10 -7 %. Вологість газоподібного середовища не впливає. Багатошарові вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками діоксиду титану Кисень Межа виявлення кисню в потоці діоксиду вуглецю оцінювався на рівні 103 % Одношарові вуглецеві нанотрубки декоровані наночастинками триоксиду кобальту Водень Контакт з воднем з концентрацією 4 % приводив до зміни вихідного сигналу пристрою на 200 % при нормальній температурі

1. 3. Нанотрубки і полімери або органічні з’єднання Багатошарові вуглецеві нанотрубки, оброблені за допомогою 1. 3. Нанотрубки і полімери або органічні з’єднання Багатошарові вуглецеві нанотрубки, оброблені за допомогою кисневої плазми, і поліаніліну Аміак Чутливість в три рази вище. Вихідний сигнал пристрою лінійно залежить від концентрації аміаку в діапазоні 0 -0, 01 % Одношарові вуглецеві нанотрубки і солі кадмію арахінової кислоти. Аміак, водень та діоксид азоту Діапазони вимірювань складали: 0, 03 - 1 % (водень), 0, 003 -0, 1 % (аміак) і 1∙ 10 -2 - 1∙ 10 -3 % (діоксид азоту). Висока чутливість і відтворюваністю результатів вимірювань при нормальній температурі.

РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ОТРИМАННЯ НАНОСТРУКТУРОВАНИХ ЧУТЛИВИХ ПОВЕРХОНЬ ДАТЧИКІВ Рис. 2. 1. Гальванічно РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ОТРИМАННЯ НАНОСТРУКТУРОВАНИХ ЧУТЛИВИХ ПОВЕРХОНЬ ДАТЧИКІВ Рис. 2. 1. Гальванічно зформований наногазон: збільшення в перерізі фокусованим іонним пучком (FIB) (а); знімок растрового електронного мікроскопа (РЕМ ) (б); використання в якості сенсорної поверхні для електрохімічних застосувань (в)

Рис. 2. 2 Схема процесу виготовлення металевого наногазону: за допомогою плівкового шаблону, виготовленого методом Рис. 2. 2 Схема процесу виготовлення металевого наногазону: за допомогою плівкового шаблону, виготовленого методом іонного травлення (а); РЕМ знімок однієї зі структур наногазону, отриманого в результаті цього процесу (б) Рис. 2. 3. Схема процесу осадження

Рис. 2. 5 Схематичне зображення термічно індукованих осередків Бенара в підігрітій знизу рідині (а); Рис. 2. 5 Схематичне зображення термічно індукованих осередків Бенара в підігрітій знизу рідині (а); принцип глибокого травлення , заснованого на силі тяжіння в кремнії (б); гальванічне золочення вертикально розташованої поверхні без впливу конвекції ззовні з добре помітним профілем градієнтів осадження уздовж вектора сили тяжіння (в) Технологічна камера в горизонтальному положенні: схематичне розташування (г); положення при експлуатації (д)

Рис. 2. 6. Знімки РЕМ ( при 90 °) осаджених структур із золота з Рис. 2. 6. Знімки РЕМ ( при 90 °) осаджених структур із золота з часом осадження 5, 10 та 15 хв (а ); часова характеристика росту структур (б)

РОЗДІЛ 3 ДАТЧИК ВОДНЮ НА ОСНОВІ Si. NW і Pd Рис. 3. 1 Pd-декорований РОЗДІЛ 3 ДАТЧИК ВОДНЮ НА ОСНОВІ Si. NW і Pd Рис. 3. 1 Pd-декорований датчик Si. NW FET з місцевими боковими затворами: схема Si. NW FET для зондування H 2 (а); схема принципу роботи датчика H 2 в процесі зондування (б)

Рис. 3. 4. Електричні характеристики і розподіл у розрізі концентрації електронів в Pd -декорованому Рис. 3. 4. Електричні характеристики і розподіл у розрізі концентрації електронів в Pd -декорованому датчику Si. NW FET до і після нанесення Pd. NPs: передавальні (IDVG) характеристики (а), порогова напруга і стоковий струму (б); розподіл у поперечному перерізі концентрації електронів (в)

ВИСНОВКИ Ø Газові датчики на основі вуглецевих нанотрубок дозволяють визначати досить велике число органічних ВИСНОВКИ Ø Газові датчики на основі вуглецевих нанотрубок дозволяють визначати досить велике число органічних і неорганічних хімічних сполук (оксид азоту, аміак, водень, пари етанолу, оксид вуглецю, кисень, сірководень, пари води, пари ацетону, діоксид вуглецю, метан , попутний нафтовий газ та ін. . ); концентрації зазначених хімічних сполук лежать в діапазоні ~ 10 -7 - 100%, час встановлення показів становить 1 с - 36 хв, а час повернення показань до початкового значення відповідає 10 с - 41 хв. ; вимірювання проводяться при нормальній, зниженій (до 160 ° С) або підвищеній (до 700 ° С) температурах із застосуванням кондуктометричних, акустичних, ємнісних, рефрактометричних і іонізаційних вимірювальних перетворювачів; Ø Характерною рисою газових датчиків на основі вуглецевих нанотрубок є залежність чутливості і селективності вимірювань від морфології (структури) і геометрії (товщини) покриття їх чутливих елементів; названі характеристики істотно впливають на час встановлення показань і час повернення показань до початкового значення; техніко - експлуатаційні показники залежать від хімічного складу покриття чутливих елементів датчиків; Ø Чутливість вимірювань газових датчиків на основі вуглецевих нанотрубок зазвичай монотонно знижується з підвищенням концентрації хімічною сполуки що визначається в аналізованому середовищі; на чутливість вимірювань та час повернення показань до початкової величини може впливати опромінення покриття чутливих елементів ультрафіолетовим світлом та дія електричного поля;