КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-72-00136
НазваниеРазвитие подходов к созданию высокоэффективных газовых сенсоров на основе системы «титановая нить – матрица нанотрубок диокида титана»
Руководитель Федоров Федор Сергеевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва
Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-202 - Полупроводники
Ключевые слова газовый сенсор, оксид переходного металла, электрохимическое анодирование, массивы нанотрубок диоксида титана, термокаталитический сенсор, селективность
Код ГРНТИ31.17.15, 29.19.22
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Необходимость контроля состояния окружающей среды обуславливает развитие сенсорных устройств, характеризующихся простым принципом работы и низкой себестоимостью. Однако в настоящее время анализ газов и газовых смесей осуществляется, в основном, с помощью газовых хроматографов или спектрометров различного вида, применение которых ограничено требованиями к времени получения результата, массогабаритным характеристикам и энергопотреблению. Поэтому все большее внимание уделяется применению быстродействующих и миниатюрных газовых сенсоров. Поскольку газочувствительный материал является ключевым элементом сенсора, то актуальным является поиск в первую очередь новых сенсорных материалов и технологий их создания для сенсорных применений, а также и ре-инжиниринг традиционных сенсоров на основе накопленного знания/прогресса, в том числе, в области нанотехнологий.
В данном проекте мы предлагаем развить подходы к созданию новых одноэлектродных сенсоров каталитического типа в рамках единого технологического процесса методом анодирования титановой нити. Оксидные слои, представляющие собой массивы нанотрубок диоксида титана, полученные при анодировании металлической титановой нити, являются активным слоем, поскольку обладают высокой каталитической активностью, а титановая нить, на которой они могут быть синтезированы, характеризуется тугоплавкостью (высокой температурой плавления), что дает возможность использовать резистивный (джоулевый) нагрев для активации данного сенсора, что, таким образом, позволяет реализовать сенсор в архитектуре «титановая нить - матрица нанотрубок диоксида титана».
В проекте мы попытаемся решить проблему, связанную с выяснением механизма чувствительности нанотрубок диоксида титана, сформированных при анодировании титановой нити, и развить подходы по созданию и контролируемому изменению свойств данного материала. Рассматриваемая проблема связана, в первую очередь, с выявлением фундаментальных зависимостей, связанных с проявлением термокаталитического и хеморезистивного эффектов, которые определяют принцип работы таких газовых сенсоров. Таким образом, данный проект непосредственно связан с совмещением технологии подготовки/создания активного материала с технологией изготовления сенсоров на его основе. В проекте будут исследованы и разработаны методы увеличения чувствительности за счет модификации оксидного слоя благородным металлом, а также возможность использования данных сенсоров для селективного определения газовых примесей – за счет объединения нескольких сенсоров в одну линейку.
Научная новизна данного исследования предопределяется прогрессом в области анодного получения наноструктур, что позволяет исследовать сенсорные эффекты, связанные с каталитическими и полупроводниковыми свойствами данного материала. Создание и исследования данных систем будет проводиться впервые и будет направлено на достижение максимальной эффективности данных сенсоров, что позволит развить новое направление в дизайне таких систем.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ