Новости / Новые технологии / Нано датчики газа

Нано датчики газа


Исследования по изменению физических свойств нано композитов проводились в Воронежском государственном техническом университете и Университете Цинхуа (КНР). Главный результат работ – выявления значительного изменения свойств материала при небольших добавках в его состав оксида циркония. Полученный композитный материал сигнализирует о молекулярных изменениях окружающей среды.

Работа типичных датчиков загазованности основана на способности некоторых материалов абсорбировать молекулы газа и отвечать на появление «чужих» изменением электропроводности. Сенсоры таких датчиков изготавливаются из метаоксидных полупроводников. Контроль концентрации взрывоопасных соединений и газовых смесей производится на основе изменения показаний электрического поверхностного сопротивления сенсора.

Сенсорные пленки и напыляемые порошки изготавливают из оксида олова, как материала наиболее удобного для расчетных измерений. Добавляя в оксид олова различные элементы, технологи добиваются разной величины зерен и, соответственно, разных электрофизических свойств. Характеристика газовой чувствительности вычисляется, как соотношение между электропроводностью пленки в «чистом» воздушном пространстве и величиной сопротивления в специальной камере, наполненной газовой смесью. Эксперименты по легированию олова и привели к такому нужному на практике открытию.

В пленки оксида олова были добавлены атомы оксида циркония в концентрации до 4,6 %. В камере с газовой смесью – кислород/аргон по методу ионного распыления мишени, состоящей из циркония и олова, изготавливались пленки. При помощи подбора процентного содержания кислорода, ученые добились оседания на кремниевых (стеклянных) подложках распыленных атомов металлов уже в виде оксидов. Опытами по проведению спонтанных химических реакций руководил Станислав Рембеза. В результате было получено некоторое количество опытных образцов разного атомного состава.

Исследование всех образцов методами рентгеновского микроанализа и атомно-силовой микроскопии показали, что меньшая толщина пленки достигается при увеличении в составе композита циркония. Оксид циркония не создает собственной кристаллической решетки, а «селится» на межзеренных границах, мешая созданию крупных структур. При максимальной концентрации циркония (4,6 %) размер зерен – 10 нм, а толщина пленки 0,5 мкм. Значит, к поверхности попадает большее число атомов и, соответственно, чувствительность пленки выше.

В пленке легированного цирконием оксида олова у поверхности расположено 30 % атомов, тогда, как в обычной только 7,5 %. Температура максимальной газовой чувствительности обычных пленок 300-400˚, а легированной - 200˚. При исследованиях свойств легированных цирконием нано пленок выявилась еще одна полезная закономерность – к ацетону, этанолу, пропанолу температурный порог максимальной газовой чувствительности 100˚. Наиболее активно поверхность пленки реагирует на пары ацетона.

Вывод ученых однозначен – композитный материал для создания пленок из оксида олова и оксида циркония наиболее перспективен в эксплуатации твердотельных датчиков газа. Оксид циркония показал наибольшую лабораторную эффективность в сравнении с иттрием, кремнием, индием и цинком, которые также использовались на начальном этапе экспериментов.

ООО «Индбоард»

Добавлено: 2011-01-31

Что можно сделать?



Похожие новости:

Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии и отзывы пользователей отсутствуют. Вы можете первым оставить свой комментарий, если Вам есть, что сказать.

 

Ваш комментарий