Главная Работы на конкурс Предметное образование Естественно-научные дисциплины Выпускная квалификационная работа «Исследование газочувствительных свойств наноуглеродных пленок»

Выпускная квалификационная работа «Исследование газочувствительных свойств наноуглеродных пленок»

Автор: Тихонов Иммануэль Дмитриевич

Место работы/учебы (аффилиация): Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, студент

Научный руководитель: Cмирнов Александр Вячеславович

Современные технологии требуют все более точных и чувствительных датчиков газовых компонентов. В частности, в таких сферах, как: промышленность (газочувствительные сенсоры используются для обнаружения опасных газов в промышленных процессах), медицина (газочувствительные сенсоры используются для диагностики заболеваний дыхательной системы) и во многих других сферах.

Это приводит к активному исследованию новых материалов для создания таких датчиков. Одним из перспективных материалов являются наноуглеродные пленки, которые обладают многими уникальными свойствами. Преимущества наноуглеродных плёнок: высокая поверхностная площадь, что позволяет им эффективно взаимодействовать с газами и обнаруживать даже очень малые изменения их концентрации, возможность контроля морфологии: морфология поверхности наноуглеродных пленок может быть легко контролируема, что позволяет настраивать их газочувствительные свойства под конкретные потребности.

В данной работе исследуется влияние морфологии поверхности наноуглеродных пленок на их газочувствительные свойства. Для этого были проведены эксперименты по изготовлению наноуглеродных пленок различной морфологии и определению их газочувствительности к различным газам.

Перспективы использования наноуглеродных пленок в качестве газочувствительных сенсоров очень высоки. Они могут быть использованы в различных областях, таких как медицина, промышленность, экология и технологии безопасности. Например, они могут быть использованы для обнаружения опасных газов в промышленных процессах или для диагностики заболеваний дыхательной системы. Кроме того, наноуглеродные пленки могут быть интегрированы в различные устройства и системы, такие как мобильные приложения или системы управления зданиями, что делает их еще более перспективными материалами для создания газочувствительных сенсоров.

Результаты и выводы:

  1. Отжиг наноуглеродных плёнок увеличивает чувствительность к газам окислительной и восстановительной природы.
  2. При этом, чем выше температура отжига, тем активнее идёт перестройка поверхности и развитие рельефа.
  3. Как выяснилось из исследования морфологии отожённых образцов, такое увеличение газочувствительности вызвано усложнением рельефа плёнки, появлением неровностей, увеличением фрактальной размерности плёнки.
  4. По измерению фрактальной поверхности плёнки можно из нескольких похожих образцов выделить более газочувствительный образец. Большей чувствительностью будет обладать образец с большей фрактальной размерностью.
  5. Плёнки с более пористой структурой будут более газочувствительны, чем такие же плёнки с однородной поверхностью. При этом неоднородность поверхности, сложность рельефа плёнки влияет на адсорбционную способность плёнок не меньше, чем их химический состав.
  6. Эксперимент и анализ физических характеристик плёнок показал, что более перспективны в качестве газочувствительных сенсоров плёнки на основе УНТ в отличие от плёнок на основе графена. Такое утверждение справедливо для данного метода получения плёнок, при другом методе, возможно, выбор плёнки на роль газочувствительного сенсора будет другой.
  7. Разработан программный метод определения фрактальной размерности плёнки по изображению рельефа поверхности. Данный метод позволяет сравнивать несколько похожих образцов и выявлять из них наиболее газочувствительный.
  8. Проанализированы и обобщены экспериментальные данные по измерению газочувствительности углеродных наноструктур.
  9. Рассмотрены основные теоретические представления об особенностях адсорбции и газочувствительности наноуглеродных плёнок.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Исследовательский проект «Введение в термоакустику. Полуволновой резонатор. четвертьволновой резонатор»

Цель проекта: Разработать наглядное пособие, демонстрирующее термоакустические явления в полуволновом, четвертьволновом и двойном четвертьволновом резонаторах для инженерных классов в средней школе. Задачи проекта: Провести анализ учебных, научных и…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Фигуры Хладни. Как стоячие волны и песок создают магию на глазах»

Цель — исследовать принципы образования фигур Хладни и воссоздать эксперимент. Задачи включают изучение литературы, анализ колебаний в одномерных и двумерных системах, историю открытия, принципы работы, сборку установки, проведение опытов на разных ч…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Цель проекта: практическим путём изучить процесс кристаллизации и вырастить в домашних условиях кристаллы из различных веществ (сахара, медного купороса, перманганата калия), сравнив их свойства и скорость роста. Предмет исследования: кристаллы, выра…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Индустрия чудесных превращений»: сладкие кристаллы»

Цель работы: Провести исследование по выращиванию кристаллов сахара в домашних условиях, изучив их свойства и значение в жизни людей. Задачи: Изучить литературу и интернет-ресурсы о природе и свойствах кристаллов. Проанализировать роль кристаллов в ч…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Физика в футболе: важные аспекты и их влияние на игру»

Цель исследования — сформировать целостное представление о влиянии физических законов на футбольную игру и доказать, что физика является неотъемлемой частью успешного футбола. Гипотеза: знание основ физики способствует повышению спортивного мастерств…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Удивительные кристаллы в домашних условиях»

Цель работы — исследовать процесс выращивания кристаллов из доступных материалов: медного купороса, соли, соды и квасцов в домашних условиях. Задачи включают изучение методов выращивания, оценку сложности и доступности процесса. Актуальность: Кристал…
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

VI Международный конкурс исследовательских работ молодых ученых «Академические исследования» (2023/2024)

Направление

Естественно-научные дисциплины, Технические дисциплины

Форма представления работы

Выпускная квалификационная работа

Ключевые слова

Проект по физике, Проект по химии

Дата публикации работы

09.09.2023