Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК НАНОКОМПОЗИТОВ С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ
Автор И.О. Ильин, В.С. Климин, М.З. Надда, В.В. Петров, Н.Н. Рудык, А.А. Федотов, Чинь Ван Мыой, В.Ю. Яненко
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАНОМАТЕРИАЛЫ
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 531.788.73
DOI
Аннотация Рассмотрены актуальные проблемы газовой сенсорики, получения новых чувстви- тельных элементов на основе современных нанометериалов. Проанализированы достоинства и недостатки чувствительных элементов на основе углеродных нанотрубок. Стабильность параметров, хорошая проводимость, а также возможность получения углеродных нанотрубок как с проводящими, так и с полупроводниковыми свойствами позволяет рассматривать их в качестве чувствительных элементов датчиков газового состава. Нанотрубки были получены пиролизом метана на порошкообразном катализаторе Co/MgO. Нанокомпозит формировался на основе тетраэтоксисилана, с введением раствора УНТ в качестве модифицирующей добавки. Были проведены исследования морфологии поверхности пленок методом растровой электронной микроскопии и элементного анализа поверхности пленок методом энергодисперсного микроанализа. В результате проведенной работы были исследованы свойства тестовых сенсорных структур на основе пленок нанокомпозита из аморфного оксида кремния, полученного по золь-гель-технологии содержащего углеродные нанотрубки. Проведен анализ температурной зависимости сопротивления тестовых сенсорных структур и исследована их газовая чувствительность к диоксиду азота и аммиаку. Показано, что полученные материалы из спиртовых растворов тетраэтоксисилан с содержанием углеродных нанотрубок определенной концентрацией является полупроводником р-типа проводимости. Полученные материалы обладают чувствительностью к диоксиду азота и аммиа- ку. Полученные сенсорные структуры на основе нанокомпозита SiO2-УНТ имеют более высокую чувствительность, меньшие времена отклика и восстановления, но более высокую рабочую температуру, чем сенсоры аммиака и диоксида азота на основе многостенных УНТ. Полученные результаты показывают, что газочувствительные сенсоры адсорбционного типа на основе пленок нанокомпозита, содержащего УНТ, являются перспективными приборами экстремальной электроники, способными работать при высоких температурах.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нанотехнологии; наноструктуры; наноматериалы; нанокомпозиты; пленки нанокомпозита; углеродные нанотрубки; газовый сенсор; наносистемная техника.
Библиографический список 1. Ageev O.A., Ilin O.I., Kolomiytsev A.S., Rubashkina M.V., Smirnov V.A., Fedotov A.A. Investigation of effect of geometrical parameters of vertically aligned carbon nanotubes on their mechanical properties // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 894. – P. 355-359.
2. Ageev O.A., Il'in O.I., Kolomiitsev A.S., Konoplev B.G., Rubashkina M.V., Smirnov V.A., Fedotov A.A. Development of a technique for determining Young's modulus of vertically aligned carbon nanotubes using the nanoindentation method // Nanotechnologies in Russia. – 2012. – Vol. 7, No. 1-2. – P. 47-53.
3. Steve Park, Michael Vosguerichian, Zhenan Bao. A review of fabrication and applications of carbon nanotube film-based flexible electronics // Nanoscale. – 2013. – Vol. 5. – P. 1727-1752.
4. Eric Pop, David Mann, Qian Wang, Kenneth Goodson, Hongjie Dai. Thermal conductance of an individual single-wall carbon nanotube above room temperature // Nano Lett. – 2006. – Vol. 6, No. 1. – P. 96-100.
5. Агеев О.А., Ильин О.И., Коломийцев A.С., Коноплев Б.Г., Рубашкина М.В., Смирнов B.А., Федотов А.А. Определение геометрических параметров массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок методом атомно-силовой микроскопии // Нано- и микросистемная техника. – 2012. – № 3. – С. 9-13.
6. Ageev O.A., Blinov Y.F., Il'in O.I., Kolomiitsev A.S., Konoplev B.G., Rubashkina M.V., Smirnov V.A., Fedotov A.A. Memristor effect on bundles of vertically aligned carbon nanotubes tested by scanning tunnel microscopy // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. – 2013. – Vol. 58, No. 12. – С. 1831-1836.
7. Агеев О.А., Алябьева Н.И., Ильин О.И., Климин В.С., Федотов А.А., Поляков В.В. Исследование режимов формирования каталитических центров для выращивания ориентированных массивов углеродных нанотрубок // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Спец. выпуск. Мехатроника. Современное состояние и тенденции развития. – 2009. – С. 159-161.
8. Alekseev Alexander, Loos Joachim, Ageev Oleg. Gijsbertus de With et al. Local organization of graphene network inside graphene/polymer composites // Advanced Functional Materials. – 2012. – Vol. 22, No. 6. – P. 1311-1318.
9. Агеев О.А., Климин В.С., Сюрик Ю.В., Федотов А.А. Получение нанокомпозитных полимерных материалов модифицированных углеродными наноструктурами на основе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2009. – № 1 (90). – С. 135-142.
10. Агеев О.А., Золотарев Д.В., Климин В.С., Чередниченко Д.И. Изучение закономерностей роста углеродных нанотрубок при плазменно-химическом осаждении из газовой фазы // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 61-68.
11. Агеев О.А., Коломийцев А.С., Михайличенко А.В., Смирнов В.А., Пташник В.В., Солодовник М.С., Федотов А.А., Замбург Е.Г., Климин В.С., Ильин О.И., Громов А.Л., Рукомойкин А.В. Получениe наноразмерных структур на основе нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 1. – С. 109-116.
12. Агеев О.А., Ильин О.И., Климин В.С., Коломийцев А.С., Федотов А.А. Исследование режимов формирования и модификации ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD на нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 69-77.
13. Агеев О.А., Ильин О.И., Климин В.С., Коноплев Б.Г., Федотов А.А. Исследование режимов формирования каталитических центров для выращивания ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD // Химическая физика и мезоскопия. – 2011. – Т. 13, № 2. – С. 226-231.
14. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. – М.: Университетская книга, Логос, 2006. – 376 с.
15. Шилова О.А. Силикатные наноразмерные пленки, получаемые золь-гель-методом, для планарной технологии изготовления полупроводниковых газовых сенсоров // Физика и химия стекла. – 2005. – Т. 31, № 2. – С. 270-293.
16. Зиновьев К.В., Вихлянцев О. Ф., Грибов О.Г. Получение окисных пленок из растворов, использование их в электронной технике. – М.: ЦНИИ. Электроника, 1974. – 62 с.
17. Sander J. Tans, Michel H. Devoret, Hongjie Dai, Richard E. Smalley et. al. Individual single-wall carbon nanotubes as quantum wires // Nature. – 1997. – No. 386. – P. 474-477.
18. Coluci V.R. et. al. Geometric and electronic structure of carbon nanotube networks: ‘super’-carbon nanotubes // Nanotechnology. – 2006. – No. 17. – P. 617-621.
19. Barsan N.,Weimar U. Understanding the fundamental principles of metal oxide based gas sensors; the example of CO sensing with SnO2 sensors in the presence of humidity // J. Phys.: Condens. Matter. – 2003. – Vol. 15. – P. R813-R839.
20. Jianwei Gong, Jianren Sun, Quanfang Chen. Micromachined Sol–gel carbon nanotube/SnO2 nanocomposite hydrogen sensor // Sensors and Actuators B. – 2008. – Vol. 130. – P. 829-835.
21. Крылов О.В. Гетерогенный катализ. – М.: Академкнига, 2004. – 679 с.

Comments are closed.