Статья

Название статьи ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР
Автор В. С. Климин, А. А. Резван, Т. А. Зубова
Рубрика РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
Месяц, год 06, 2018
Индекс УДК 531.788.73
DOI
Аннотация Рассмотрены основные причины возникновения резкого изменения экологического состояния окружающей среды. Рассмотрено применение современных наноматериалов для решения задач создания требуемых систем мониторинга и контроля техногенного влияния человека на среду, применение плазменных технологий для формирования рабочей области, каркаса и диффузионного барьера сенсора. Так использование плазмы в процессах обработки и формирования позволили снизить общее время роста углеродных наноразмерных структур до 21 минуты. Для улучшения геометрических параметров углеродных структур было рассмотрено применение подслоев V, Cr и Al. По окончании данной экспериментальной работы был сформирован макет конструкции и была оформлена лабораторно-технологическая инструкция по изготовлению высокотехнологичного селективного анализатора газов с чувствительным элементом на основе массива углеродных наноструктур. Проанализированы отличительные особенности полученной модели высокотехнологичного газоанализатора. Для исследований работы устройства в нормальных условиях применялась специализированная испытательная камера при давлении 760 Торр и температуре камеры 300 К. По результатам экспериментального ряда исследований было получено, что сформированная полезная модель анализатора обладает характеристиками чувствительности к молекулам оксида азота и донорным молекулам аммиака, этанола и парам воды. Продемонстрированы соответствующие вольтамперные характеристики для различных газовых сред, а также зависимость тока разряда от различной концентрации газов. Было получено, что напряжение пробоя формируемого анализатора не превышает 10 В. Полученные результаты показали перспективность использования углеродных наноструктур в качестве основы для формирования газоанализатора с высокой степенью чувствительности и селективности к газовым смесям.

Скачать в PDF

Ключевые слова Экология; окружающая среда; нанотехнологии; наноструктуры; углеродные наноматериалы.
Библиографический список 1. Резван А.А., Климин В.С. Исследование получения графеновых плёнок методом плазменного ХОГФ // Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика: тезисы докладов Всероссийской конференции (Саратов, 5-7 сентября 2017). – Саратов, 2017. – С. 216.
2. Климин В.С., Резван А.А. Исследование формирования пленок графена на вертикально-ориентированных наноструктурах со сложным рельефом // Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение: Тезисы докладов Международной конференции (Тамбов, 15-17 ноября 2017). – Тамбов, 2017. – С. 84-86.
3. Климин В.С., Резван А.А. Изготовление чувствительного элемента сенсора газов на основе вертикально-ориентированных углеродных наноструктур // Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение: Тезисы докладов Международной конференции (Тамбов, 15-17 ноября 2017). – Тамбов, 2017. – С. 341-343.
4. Климин В.С., Резван А.А. Исследование автоэмиссионной ячейки на основе вертикально-ориентированной углеродной наноструктуры, полученной плазмохимическим методом // Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение: Тезисы докладов Международной конференции (Тамбов, 15-17 ноября 2017). – Тамбов, 2017.
– С. 344-346.
5. Klimin V.S., Rezvan A.A. and Ageev O.A. Study of the effect of carbon-containing gas pressure on the geometric parameters of an array of carbon nanostructures // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1124, No. 1. – P. 022035.
6. Klimin V.S., Rezvan A.A. and Ageev O.A. Research of using plasma methods for formation field emitters based on carbon nanoscale structures // Journal of Physics: Conference Series.
– 2018. – Vol. 1124, No. 1. – P. 071020.
7. Резван А.А., Климин В.С. Ионизационный сенсор газа с чувствительным элементом на основе углеродных наноструктур с развитым рельефом // ФизикаА.СПб: Тезисы докладов Международной конференции (Санкт-Петербург, 23-25 октября 2018). – СПб., 2018. – С. 85-86.
8. Климин В.С., Резван А.А. Автоэмиссионные углеродные наноструктуры, полученные методом плазмохимического осаждение из газовой фазы // Лазерные, плазменные исследования и технологии «Лаплаз-2018»: Тезисы докладов Международной конференции (Москва, 30 января – 01 февраля 2018). – М., 2018. – С. 89-90.
9. Климин В.С., Резван А.А. Особенности влияния материалов структуры при формировании вертикально- ориентированных углеродных наноструктур методом плазмохимического осаждения из газовой фазы // Лазерные, плазменные исследования и технологии «Лаплаз-2018»: Тезисы докладов Международной конференции (Москва, 30 января – 01 февраля 2018). – М., 2018. – С. 91-92.
10. Jeong H.E., Lee S.H., Kim P., Suh K.Y. High aspect-ratio polymer nanostructures by tailored capillarity and adhesive force // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2008. – Vol. 313-314. – P. 359-364.
11. Qu L. and Dai L. Polymer-masking for controlled functionalization of carbon nanotubes // Advanced Materials. – 2007. – Vol. 19, No. 1. – P. 3844.
12. Majidi C., Groff R.E., Autumn K., Baek S., Bush B., Gravish N., Maboudian R., Maeno Y., Schubert B., Wilkinson M. and Fearing R.S. High friction from a sti polymer using micro ber arrays // Physical Review Letters. – 2006. – Vol. 97, No. 1. – P. 076103.
13. Avilov V.I., Ageev O.A., Smirnov V.A., Solodovnik M.S., and Tsukanova O.G. Studying the Modes of Nanodimensional Surface Profiling of Gallium Arsenide Epitaxial Structures by Local Anodic Oxidation // Nanotechnologies in Russia. – 2015. – Vol. 10, No. 3-4. – P. 214-219.
14. Rouhrig M., Thiel M., Worgull M., Houlscher H. 3D Direct Laser Writing of Nano- and Microstructured Hierarchical Gecko-Mimicking Surfaces // Small. – 2012. – Vol. 8, No. 19.
– P. 3009-3015.
15. Klimin V.S., Solodovnik M.S., Lisitsyn S.A., Rezvan A.A., Balakirev S.V. Formation of nanoscale structures on the surface of gallium arsenide by local anodic oxidation and plasma chemical etching // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1124, No. 1.
– P. 041024.
16. Klimin V.S., Rezvan A.A., Kots I.N., Naidenko N.A. Investigation of the influence of parameter rs of nanoscale profiling of the surface of GaAs structures by a combination of lo cal anodic oxidation a nd plasma chemical etching methods // Journal of Physics: Conference Series.
– 2018. – Vol. 1124, No. 1. – P. 071019.
17. Klimin V.S., Rezvan A.A., Kots I.N., Polyakova V.V., Vakulov Z.E., Ageev O.A. Masking coating formation by the focused ion beams method for plasma chemical treatment // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1124, No. 1. – P. 081035.
18. Autumn K., Liang Y.A., Hsieh S.T., Zesch W., Chan W.P., Kenny Th.W., Fearing R., Full R.J. Adhesive force of a single gecko foot-hair // Nature. – 2000. – No. 405. – P. 681-685.
19. Morgan C.G., Kratzer P., Scheffler M. Arsenic Dimer Dynamics during MBE Growth: Theoretical Evidence for a Novel Chemisorption State of As2 Molecules on GaAs Surfaces // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol. 82, No. 24. – P. 4886-4889.
20. Murdick D.A., Wadley H.N.G. and Zhou X.W. Condensation Mechanisms of an Arsenic-Rich Vapor on GaAs (001) Surfaces // Phys. Rev. B. – Vol. 75, No. 1. – P. 125318.

Comments are closed.