Wyniki 1-10 spośród 13 dla zapytania: authorDesc:"Joanna RYMARCZYK"

Emisja polowa z warstw węglowo-niklowych - model i doświadczenie


  Obiecującym materiałem na emitery polowe są nanorurki węglowe CNTs (Carbon Nanotubes) [1]. Wykazują one przewodnictwo elektryczne metaliczne lub półprzewodnikowe w zależności od swojej skrętności i średnicy, wysoką przewodność cieplną, dużą wytrzymałość mechaniczną, obojętność chemiczną. Dotychczasowe badania nad zimną emisją z CNTs wykazały, że gęstości prądu emisji mogą być bardzo duże, a napięcie zasilające - niskie, w porównaniu do innych materiałów emitujących zimne elektrony. Jako emitery polowe znalazły wiele zastosowań: w lampach fluorescencyjnych [2], rentgenowskich [3], mikrofalowych [4], w płaskich wyświetlaczach [5]. W pracy tej zaprezentowane zostały wyniki eksperymentów i modelowania dla zimnej emisji elektronowej z warstw nanorurek węglowych o różnej długości otrzymanych na podłożach krzemowych. W pracy oceniono wpływ topografii warstw nanorurek na wielkość prądu emisji, stosując metodę elementów skończonych (MES). Część doświadczalna Warstwy C-Ni zawierające nanorur[...]

Wykorzystanie metody elementu skończonego (MES) do analizy wyników emisji polowej DOI:10.15199/13.2015.1.2


  Zainteresowanie nanorurkami węglowymi jest ogromne ze względu na ich unikalne właściwości mechaniczne i fizykochemiczne oraz wykazywaną wydajną emisję polową elektronów, zwaną także zimną emisją elektronów. Zjawisko emisji jest efektem kwantowym polegającym na tym, że po przyłożeniu wystarczająco dużego zewnętrznego pola elektrycznego elektrony z pewnych stanów elektronowych materiału emitera mogą tunelować przez barierę potencjału i przedostać się do próżni. Prace badawcze nad emisją polową z nanorurek węglowych, prowadzone od wielu lat [1-5] wykazały, że nanorurki mogą być niezwykle efektywnymi źródłami elektronów. Otrzymywane są z nich bardzo duże gęstości prądu emisji, nawet przy niskich napięciach zasilających, w porównaniu z innymi materiałami emisyjnymi czyni z nanorurek idealne emitery polowe. Stosowane napięcia zasilające są rzędu kV. Takie napięcie przyłożone pomiędzy anodą i katodą zbudowaną z warstwy zawierającej nanorurki węglowe, wywołuje silne natężenie pola elektrycznego na końcach nanorurek, powodując wydajną emisję elektronów. Właściwości emisyjne warstw nanorurek węglowych zależą między innymi od morfologii i gęstości upakowania nanorurek. Zwiększanie gęstości nanorurek w warstwie nie wzmacnia zdolności emisyjnych tych warstw. Jest wręcz przeciwnie - maleją one pod wpływem zjawiska ekranowania elektrostatycznego, które obniża efektywne pole elektryczne nanorurek znajdujących się zbyt blisko siebie. Zatem można wnioskować, że istnieje pewna optymalna gęstość nanorurek na powierzchni warstwy, której odpowiada maksymalna emisja elektronów. W pracy [7] został opisany wpływ gęstości upakowania nanorurek na powierzchni na rozkład linii sił pola elektrycznego nad tą powierzchnią. Autorzy pracy stwierdzili, że natężenie pola elektrycznego na czubku emitera maleje wraz ze zmniejszeniem odległości (x) pomiędzy nanorurkami. Oprócz stopnia upakowania nanorurek węglowych na wydajność emisji polowej mają wpływ średni[...]

Metoda elementów skończonych (MES) w zastosowaniu do nanokrystalicznych warstw węglowo-palladowych otrzymywanych metodą PVD

Czytaj za darmo! »

Nanostrukturalne warstwy charakteryzują się unikatowymi własnościami w porównaniu z konwencjonalnymi powłokami. Szczególnie dotyczy to odpowiednich właściwości mechanicznych, termicznych, powierzchniowych, optycznych lub aktywności chemicznej i biologicznej. Dynamiczny rozwój nowych technologii oraz miniaturyzacja powodują wzrost możliwości wytwarzania nowych nanomateriałów, co stwarza nowe możliwości ich zastosowania w różnego typu urządzeniach. Jednym z ciekawych materiałów są kompozytowe warstwy nanostrukturalne węglowo-palladowe.Warstwy takie mogą znaleźć szerokie zastosowanie, na przykład w detektorach służących do wykrywania wodoru i jego związków w stanie gazowym i ciekłym, przy składowaniu wodoru oraz w elementach sensorów biologicznych. Detektory służące do pomiaru s[...]

Zastosowanie metody nanoindentacji do badań właściwości mechanicznych nanomateriałów DOI:


  Rozwój nanotechnologii powoduje wzrost zainteresowania nowego typu nanomateriałami, których cechy są odmienne od cech materiałów wyjściowych. Właściwości mechaniczne nanomateriałów mogą różnić się od odpowiadającym im makroskopowym postaciom materiałów. Nowoczesne techniki badawcze o wysokiej rozdzielczości umożliwiają badanie materiałów w skali nanoskopowej. Jedną z tych metod jest mikroskopia sił atomowych wykorzystywana do badań nanotrybologicznych. Nanoindentacja jest to zespół metod badań twardości stosowanych do małych objętości materiału. Metoda ta została wynaleziona w 1970 r. przez Olivera i Pharra [1]. Badanie metodą nanoindentacji umożliwia badanie właściwości nanomechanicznych materiałów np. w postaci cienkich warstw oraz wyznaczenie wartości ich nanotwardości i zredukowanego modułu sprężystości [1-3]. Metoda ta może być stosowana nawet do warstw o grubości kilku nanometrów. Badania nanotwardości i ich interpretacja Twardość nanomateriału możemy zdefiniować jako miarę oporu materiału w czasie wprowadzania prostopadle do jego powierzchni wgłębnika, o zdefiniowanej geometrii i zdefiniowanych właściwościach materiałowych. Wielkość ta nie jest stałą fizyczną, lecz zależy od wytrzymałości jak i plastyczności materiału, od metody pomiaru, rodzaju wgłębnika oraz cyklu wprowadzania wgłębnika. Im głębiej w materiał zanurza się wgłębnik, tym materiał jest bardziej miękki i odznacza się niższą granicą plastyczności. Większość pomiarów twardości odbywa się z użyciem wgłębnika w kształcie kulki wykonanej z węglika wolframu lub ze stali hartowanej, diamentowego stożka lub diamentowej piramidy. Pomiary wykonywane są w sposób statyczny lub dynamiczny. W przypadku nanotwardości maksymalna wartość zastosowanego obciążenia wynosi 10-3 N [1]. W przypadku materiałów idealnie sprężystych po odciążeniu materiał wraca do stanu początkowego, nie rejestruje się odkształceń powierzchni, zaś w przypadku materiałów idealnie plastycznych od[...]

Topografia i morfologia nanorurek węglowych otrzymywanych metodą dwustopniową PVD/CVD DOI:10.15199/13.2015.11.4


  Dzięki swoim unikalnym właściwościom nanorurki węglowe są przedmiotem intensywnych badań wielu grup badawczych z różnych dziedzin nauki i techniki. Charakteryzuje je sprężystość i elastyczność, duże przewodnictwo cieplne, odporność chemiczna, ogromna wytrzymałość mechaniczna - moduł Young’a wynosi ~1TPa, co czyni z nich jednym z najmocniejszych materiałów [1]. Najciekawsze są jednak właściwości elektryczne, które zmieniają się w zależności od średnicy i chiralności (skrętności) - mogą wykazywać przewodnictwo elektryczne metaliczne lub półprzewodnikowe. Najbardziej interesującym z punktu widzenia praktycznego zastosowania nanorurek jest wykazywane przez nie zjawisko zimnej emisji polowej [2-5]. Zalety wynikające z właściwości mechanicznych i fizyko-chemicznych w połączeniu z kształtem nanorurek sprawiają, że obiekty te są bardzo obiecującym materiałem na emitery polowe, już praktycznie stosowanym. Pojedyncze nanorurki wykorzystywane są jako źródła elektronów między innymi w skaningowych mikroskopach elektronowych, natomiast warstwy nanorurek są idealne jako katody w urządzeniach próżniowych, elektronicznych czy optoelektronicznych takich jak: lampy elektronowe (fluorescencyjne, mikrofalowe, rentgenowskie), wyświetlacze FED (field emission display), urządzenia litograficzne wykorzystujące wiązkę elektronową [6-12]. Ze względu na możliwość uzyskania wysokiej emisji elektronowej z nanorurek w niskich polach elektrycznych (w porównaniu do tradycyjnych emiterów polowych) dąży się do wprowadzenia na szeroką skale przemysłową urządzeń bazujących na emiterach zbudowanych z nanorurek węglowych. Zanim jednak zagoszczą na dobre w naszym życiu codziennym należy zoptymalizować zarówno warunki otrzymywania warstw nanorurek jak i sam mechanizm zjawiska emisji elektronowej z tychże warstw pod kątem wydajności i stabilności emisji. Najefektywniejszą metodą wytwarzania warstw nanorureksą procesy CVD (chemical vapour deposition) i ich m[...]

Badania mikroskopowe nanostrukturalnych warstw palladowo-węglowych otrzymywanych w dwustopniowej metodzie PVD/CVD


  Detekcja wodoru i jego związków jest bardzo istotnym problemem związanym z bezpieczeństwem i optymalizacją różnych procesów. W procesach stosowanych w przemyśle wymagane jest stosowanie detektorów wysoce selektywnych w odniesieniu do gazów znajdujących się w atmosferze otoczenia. Monitorowanie takich procesów wymaga zastosowania szybkich i dokładnych detektorów wodoru. Istnieje wiele rozwiązań technicznych budowy takich detektorów. Większość z nich zbudowana jest przeważnie z warstw aktywnych zawierających metale przejściowe z grupy VIII takie jak nikiel, pallad i platyna. Absorbowany z otoczenia wodór zmienia właściwości elektryczne i optyczne tych pierwiastków. Szczególnie pallad ma zdolność łatwego absorbowania wodoru. Thomas Graham przeprowadził już w roku 1869 badania przewodnictwa elektrycznego palladu w obecności wodoru w funkcji jego stężenia. Stwierdził on wzrost oporności Pd o 25% pod wpływem H2 [1]. W następnych latach Dewar [2] i Knott [3] zasugerowali, że oporność palladu zmienia się proporcjonalnie do stężenia wodoru i jest związana z tworzeniem się wodorku palladu. Obecnie przy zastosowaniu nanokrystalicznego palladu do budowy detektora powinno obserwować się wzrost czułości takiego detektora na skutek zwiększenia powierzchni aktywnej palladu. Z drugiej strony wykorzystanie nanoporowatego węgla w detektorach wodoru i/lub jego związków może rozszerzyć możliwość zastosowań do większej liczby gazów [4]. Węgiel porowaty jest szeroko stosowanym absorbentem o wysoko rozwiniętej powierzchni aktywnej, która może być sfunkcjonalizowana poprzez przyłączanie różnych grup funkcyjnych. Taka modyfikacja poprzez dodanie różnych grup funkcyjnych może zmieniać właściwości nanoporowatego węgla. W pracy tej prezentujemy badania struktury powierzchni warstw zbudowanych z matrycy z nanoporowatego węgla i osadzonych w niej nanoziaren palladu. Warstwy takie są wytwarzane w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym (ITR) w Warszawie i b[...]

Badania in-situ zmian struktury nanokrystalitów Pd zachodzących pod wpływem wodoru


  W ostatnich latach obserwuje się wzrost zainteresowania wodorem jako źródłem nowej energii, która może zastąpić paliwa kopalne. Obecnie w ogniwach paliwowych wodór wykorzystuje się do przekształcania energii chemicznej w elektryczną. Zaletą takiego rozwiązania jest wydajność oraz niewielkie zanieczyszczenie środowiska. Problemem jednak jest sposób magazynowania wodoru i zapewnienie bezpieczeństwa. Rośnie zapotrzebowanie na materiały czułe na H2, które zostaną wykorzystane do monitorowania instalacji przemysłowych w celu zapobiegania wyciekom wodoru. Znane są obecnie detektory wodoru bazujące na nanostrukturach, ale wciąż brakuje czujników selektywnych o wysokiej czułości i szybkim czasie reakcji. Pallad, a szczególnie jego nanokrystality są jednym z najlepszych absorbentów wodoru. Ostatnie badania dowiodły, że ilość zaabsorbowanego wodoru jest wyższa w nanokrystalicznych Pd w porównaniu z cienką warstwą palladu. Wielkość luk między atomami Pd w sieci krystalograficznej nanoziaren palladu sprzyja wnikaniu wodoru do wnętrza sieci powodując zwiększenie objętości ziaren [2]. Dzieje się tak, gdy wodór cząsteczkowy (H2) lub wodór będący składnikiem cząsteczek chemicznych dysocjuje i w postaci atomowej wnika w nanoziarna Pd umieszczone w węglowej matrycy [3]. W wyniku opisanego zjawiska w funkcji rosnącego stężenia wodoru początkowo powstaje roztwór stały (Pd, H), a następnie wodorek palladu o różnej stechiometrii PdHx. Nanoziarna palladu mają strukturę krystalograficzną typu fcc o stałej sieci a = 0,3891nm. Wodór wchłaniany jest w ziarnach palladu w postaci atomowej i w zależności od jego zawartości w sieci Pd tworzy się najpierw roztwór stały a następnie faza α lub faza β wodorku metalu. Faza α wg danych z pracy [4] ma wartość stałej sieci 0,3893 nm. Przekroczenie granicznej koncentracji powoduje tworzenie się drugiej fazy β ze stała sieci 4,025Å. Obie fazy mogą występować jednocześnie do momentu powstania[...]

Badania struktury nanoporowatych warstw węglowo-palladowych

Czytaj za darmo! »

Nanoporowate materiały węglowe budzą duże zainteresowanie z uwagi na różnorodne właściwości fizykochemiczne i co jest z tym związane, na możliwość ich praktycznego wykorzystania w wielu dziedzinach nauki i przemysłu. Materiały te zazwyczaj charakteryzują się wysokorozwiniętą powierzchnią właściwą oraz wykazują wysoką objętość porów. Parametry powyższe określane są poprzez adsorpcję gazów [1]. W Instytucie Tele- i Radiotechnicznym opracowano własną, unikalną metodę wytwarzania kompozytowych warstw węglowo-palladowych o charakterze nanoporowatym, które mogą znaleźć zastosowanie jako detektory wodoru, lub elementy do składowania wodoru. Artykuł ten przybliża metodę syntezy takich materiałów, jak również pokazuje wpływ parametrów procesu ich wytwarzania na własności strukturalne. [...]

Badanie struktury molekularnej i nanokrystalicznej warstw Pd- C do zastosowań w detektorach wodorowych


  Rozwój nowych technologii oraz poszukiwanie alternatywnych źródeł czystej energii spowodowały duże zainteresowanie wielu grup badawczych wykorzystaniem nanoporowatych materiałów węglowych w magazynowaniu i detekcji wodoru [6]. Nowe materiały bazujące na połączeniu nanostruktur palladu i różnych nanomateriałów węglowych (np. nanorurki, nanopianki, nanopręty, fullereny, warstwy diamentowe mikroi nanostrukturalne, warstwy diamentopodobne DLC) pozwalają na skonstruowanie czujnika wielofunkcyjnego, w którym jeden detektor będzie mógł wykrywać i mierzyć jednocześnie stężenia różnych rodzajów gazów (zawierających wodór) w różnych warunkach środowiskowych. Pallad może wiązać wodór tworząc różnego rodzaju związki metalo-organiczne lub reagować chemicznie tworząc wodorki o słabej stabilności. Dla warstwy zawierającej pallad zmiana jej struktury i składu pod wpływem oddziaływania z otoczeniem gazowym wpływa na sorpcyjne właściwości materiału. W wielu przypadkach procesy sorpcji wodoru przez cząstki palladu mają charakter odwracalny [4]. Nowoczesne nanomateriały węglowo-palladowe stwarzają możliwość opracowania detektora o wysokiej selektywności, wytrzymałości mechanicznej i termicznej. Jako podłoża dla otrzymania takich warstw mogą być stosowane: monokrystaliczny krzem i materiały wysokotemperaturowe (np. ceramika Al2O3, SiC). Badane warstwy Pd-C mają charakter nanokompozytowy i w skład takiego nanokompozytu mogą wchodzić nanokrystality Pd, nanokrystality fullerytu, nanoziarna węgla w różnych jego postaciach (węgiel amorficzny, nanopianka, płaszczyzny grafenowe) [1, 3]. Badania właściwości strukturalnych i molekularnych warstw Pd-C pozwalają na określenie niektórych właściwości fizycznych (struktura i topografia) związanych z rozwinięciem powierzchni (powierzchnią aktywną) oraz chemicznych (ilość i postać struktury palladu w warstwie). Te właściwości mają wpływ na czułość czujnika, w którym warstwą aktywną jest badana przez nas war[...]

 Strona 1  Następna strona »