Новости

3 марта, 2022 12:42

Российские ученые разработали новую технологию изготовления материалов для современных газовых сенсоров и устройств альтернативной энергетики

Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН впервые разработали способ формирования планарных (пленочных) структур с помощью микроэкструзионной печати из оксида никеля, обладающего ценными полупроводниковыми свойствами. Полученные покрытия демонстрируют высокий сенсорный отклик при детектировании сероводорода. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (№ 21-73-00288). Результаты исследований опубликованы в журнале Applied Surface Science.
Сенсорный датчик и покрытие из оксида никеля, нанесенное на него методом пневматической микроэкструзионной печати. Источник: пресс-служба ИОНХ РАН

Оксид никеля является полупроводниковым материалом, обладающим уникальными оптическими, каталитическими и электрофизическими свойствами, что позволяет использовать его в фотовольтаике, энергетике, электронике и газовых сенсорах.

Группа ученых из московских институтов предложила новую технологию синтеза и нанесения слоев оксида никеля. Работу прокомментировала один из авторов статьи, научный сотрудник ИОНХ РАН, кандидат химических наук Татьяна Симоненко: «В нашей работе с помощью гидротермального метода, когда вещества получают с применением воды в качестве растворителя при температуре выше 1000С, с использованием нового комплекса никеля, был получен оксид никеля, частицы которого представляют собой нанолисты. С использованием чернил на основе таких частиц и пневматической микроэкструзионной печати были созданы бездефектные полупроводниковые покрытия на специализированном чипе».

На сегодняшний день пневматическая микроэкструзионная печать в основном применяется в биопринтинге – печати органов, клеток или тканей на основе клеточных культур и относится к числу так называемых аддитивных технологий. При этом она является перспективной и для создания неорганических материалов благодаря ряду преимуществ перед другими печатными технологиями (возможность формирования непрерывных линий, фигур при печати структур сложной геометрии и низкая стоимость).

«Изучение сенсорных свойств материалов на основе оксида никеля по отношению к сероводороду имеет большое практическое значение, так как он является одним из наиболее токсичных газов, выделяющихся в качестве побочного продукта в нефтяной, газовой и целлюлозно-бумажной промышленности. При воздействии на человека сероводород оказывает негативное влияние на нервную, пищеварительную и дыхательную системы, а его высокие концентрации могут приводить к летальному исходу. Мы установили, что при воздействии сероводорода поверхность нанолистов оксида никеля частично подвергается необратимым химическим изменениям, в результате чего проводимость покрытия существенно изменяется. Нам удалось показать, что сформированная планарная структура демонстрирует высокую чувствительность при детектировании сероводорода, а разработанный подход, сочетающий гидротермальный синтез и аддитивные технологии, является перспективным при создании современных компонентов резистивных газовых сенсоров», – пояснила Татьяна Симоненко.

Авторы отмечают, что новая технология формирования полупроводниковых покрытий может использоваться не только для создания современных газовых сенсоров, но и для формирования компонентов миниатюрных электрохимических генераторов энергии (в частности топливных элементов), где также требуется высокая воспроизводимость микроструктурных и функциональных свойств получаемых слоёв.

18 мая, 2022
Новые графитоподобные катализаторы помогут с рекордной эффективностью получать топливо для солнечной водородной энергетики
Новосибирские ученые предложили метод синтеза высокоактивного фотокатализатора для получения водород...
16 мая, 2022
Ученые синтезировали стабильные светящиеся нанометки, перспективные для диагностики рака
Санкт-Петербургские физики вместе с коллегами из Городского университета Гонконга предложили способ ...