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

Исследовательская работа «Исследование взаимосвязи палеотемператур и химического состава ростров белемнитов»

Цель работы — анализ химического состава ростров белемнитов из различных регионов России и расчет на его основе палеотемператур древних морей. Актуальность. Ростры белемнитов («чертовы пальцы») широко распространены в Центральной России, однако их по…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Сравнительная характеристика вод Орджоникидзевского района города Новокузнецк»

Цель работы — сравнение физико-химических показателей воды из различных водоемов Орджоникидзевского района (река Томь, река Коммунарка, Абагурский карьер). Актуальность. Водные ресурсы являются важнейшим компонентом окружающей среды, а их качество на…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Оценка качества воды участка реки Волга в черте города Зубцов Тверской области по гидрохимическим показателям»

Цель работы — оценка экологического состояния реки Волги в городе Зубцов путем анализа проб воды на соответствие нормам ПДК по интегральным показателям. Актуальность. Ухудшение экологического состояния бассейна реки Волги вследствие интенсивной экспл…
Посмотреть работу

Научно-исследовательский проект «Особенности ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в магнитном поле Земли и его влияние на флору»

Цель проекта — освоение практических методов ядерного магнитного резонанса в слабых магнитных полях (включая земное) и исследование влияния магнитного поля Земли на физиологические и молекулярные процессы в растениях. Актуальность. Изучение воздейств…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Влияние низких температур на скорость химических реакций: сравнительный анализ в жидкой и твёрдой фазах»

Цель работы — экспериментальное изучение и сравнение влияния низких температур на скорость химических реакций в жидкой и твердой фазах. Актуальность. Понимание поведения химических систем при низких температурах критически важно для материаловедения,…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Изучение конвективных потоков в закрытом помещении»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы — изучение характеристик и структуры конвективных потоков воздуха в классе и коридоре гимназии, а также выявление факторов, влияющих на их скорость и распределение. Актуальность. Конвекция играет ключевую роль в обеспечении воздухообмена…
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