Разработка научных основ создания энергоэффективных мультисенсорных устройств на основе МЭМС для детектирования газообразных аналитов

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 24-13-00254

НазваниеРазработка научных основ создания энергоэффективных мультисенсорных устройств на основе МЭМС для детектирования газообразных аналитов

Руководитель Мокрушин Артем Сергеевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова хеморезистивные газовые сенсоры, массив рецепторных слоев, мультисенсор, электронный нос, микроэлектромеханические системы (МЭМС), хемометрика, металлоксидные полупроводники, нанокомпозиты, максен, аддитивные технологии, микроэкструзионная печать

Код ГРНТИ31.17.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку фундаментальных научных основ создания миниатюрных мультисенсорных газоаналитических систем, которые удовлетворяют современным трендам в области микроэлектромеханических систем (МЭМС) и микроэлектроники, интернета вещей и цифровой индустрии в целом и которые способны с высокой избирательностью вести непрерывный и автономный контроль за содержанием практически важных газообразных аналитов (токсичных, взрывоопасных, маркеров заболеваний и др.). Разработанные системы с использованием современных хемометрических подходов к обработке получаемых сигналов позволят определять концентрации конкретных аналитов в присутствии в том числе и близких по строению веществ. Такие мультисенсорные устройства могут найти широкое применение в различных областях человеческой жизнедеятельности: мониторинг загрязнений окружающей среды, технологическая безопасность и медицина. Как известно, высокое энергопотребление из-за повышенных температур детектирования и низкая селективность газовых датчиков на основе единственного рецепторного материала остаются одними из главных проблем данной отрасли, особенно в газовой атмосфере с повышенной влажностью или содержащей более одного токсичного или взрывоопасного компонента, отклики на которые могут накладываться или нивелировать друг друга, искажая получаемую информацию о содержании конкретных детектируемых веществ. Предлагаемые в проекте подходы направлены на создание отечественного прототипа миниатюрного газоаналитического устройства на основе энергоэффективных (потребляющих минимальную мощность) керамических МЭМС и массива рецепторных хеморезистивных материалов, которые благодаря сочетанию разработанных методов получения селективных рецепторных материалов и нанесения покрытий с применением современных печатных технологий, оптимизированным топологии мультисенсорной подложки и интерфейсу управления датчиком, использованию математических методов обработки сигнала могут найти широкое практическое применение для непрерывного и автономного контроля различных газообразных аналитов. Разработка научных основ создания отечественного универсального прототипа миниатюрного газоаналитического устройства на основе энергоэффективных МЭМС платформ и массива рецепторных хеморезистивных материалов будет реализовываться путем выполнения на высоком научном уровне скоординированных и взаимосвязанных исследований в области: - неорганического материаловедения (разработка методов синтеза и модификации поверхности нанокристаллических полупроводниковых материалов; создание методов нанесения рецепторных слоев в микрообластях мультисенсора с применением печатных технологий; изучение химической и термомеханической совместимости компонентов датчика на основе МЭМС), - инженерных наук (разработка дизайна миниатюрной мультисенсорной подложки с оптимизированной топологией для нанесения электродов, нагревательных элементов и рецепторных слоев, разработка универсального интерфейса для интеграции мультисенсорной подложки в устройства портативной электроники), - информационных технологий (адаптация методов математической обработки сигнала для извлечения максимума полезной аналитической информации из отклика массивов сенсоров и получения надежных и достоверных результатов по детектированию отдельных составляющих модельных многокомпонентных газовых средах).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе реализации первого года проекта с использованием различных жидкофазных методов разработаны способы получения трёх серий наноструктурированных порошков полупроводниковых оксидов металлов: ZnO, SnO2 и TiO2. Полученные образцы охарактеризованы с использованием современных методов физико-химического анализа. Разработана методика получения устойчивых дисперсных систем на основе полученных оксидных нанопорошков в качестве наполнителя и раствора этилцеллюлозы в альфа-терпинеоле, выполняющего роль дисперсионной среды и связующего. С использованием микроэкструзионной печати осуществлено нанесение плёнок соответствующих полупроводниковых оксидов металлов на керамические МЭМС-подложки, а также образцы-свидетели. Комплексно изучены сенсорные свойства всех полученных рецепторных материалов в составе хеморезистивных датчиков. Показано, что ZnO демонстрируют повышенный отклик на легколетучие органические соединения и H2 при рабочей температуре 300°С. Наибольший отклик (7.7-103.2 на 200-2000 ppm H2) зафиксирован для образца, синтезированного при наибольшей температуре сольвотермальной обработки. Для полученных образцов SnO2 установлены повышенные отклики на ЛОС во всём температурном интервале. Наибольший отклик (4.9-257.3 на 4-100 ppm) на ацетон при температуре детектирования 300°С показал образец, синтезированный с использованием метода осаждения без дальнейшей гидротермальной обработки. Установлено, что для образцов TiO2, полученных в результате комбинации золь-гель метода и гидротермальной обработки, характерно высокое значение сопротивления базовой линии. Показано, что образец TiO2, полученный с использованием метода осаждения, демонстрирует наибольший отклик (S= 4.4-19.6) по отношению к 4-100 ppm ацетона при рабочей температуре 400°С. Оптимизирована топология керамического МЭМС микронагревателя. Толщина микрокантилевера и слоёв микронагревателя составила около 12 мкм. Установлено, что для надёжной изоляции микронагревателя от газочувствительного слоя, нанесенного поверх микронагревателя, необходимо использовать двукратную печать стеклокерамического изолирующего слоя. Определено, что полученные керамические МЭМС микронагреватели показывают удовлетворительную воспроизводимость потребляемой мощности: 120 ± 5 мВт при рабочей температуре 450ºC, которая соответствует максимально возможной при определении концентрации метана в воздухе. Оптимизирован состав стёкол, использующихся для получения тела кантилевера. Использованное стекло не деформируется при дальнейших последовательных термических обработках других элементов конструкции сенсора, его коэффициент термического расширения соответствует таковому для керамики ВК96. Изготовлены прототипы микрокантилеверов на основе тонкой керамики LTCC для газовых сенсоров: для изготовления прототипов микрокантилеверов применялась специальная коммерчески доступная керамика LTCC толщиной порядка 20 мкм, полученная с использованием шликерного литья. При использовании подложек получена потребляемая для нагрева микрокантилевера мощность около 130 мВт при рабочей температуре 450ºC. Осуществлено проектирование и изготовление мультисенсорной подложки. Основа мультисенсорной подложки представляет из себя пластину из Al2O3 толщиной 0.25 мм, размером 10х10 мм. На ее поверхности сформированы 16 пар встречно-штыревых микроэлектродов и 4 меандровых микронагревателя таким образом, что подложка имеет две диагональные оси симметрии, которые образуют четыре аналогичных сегмента, в каждом из которых содержится один микронагреватель и четыре пары микроэлектродов. Ширина линий микронагревателя составляет 150 мкм, ширина между линиями микронагревателя – 150 мкм, ширина линий встречно-штыревых электродов – 100 мкм, расстояние между ними – 100 мкм. Осуществлено монтирование с использованием ультразвуковой микросварки мультисенсорной подложки в специально подобранный для этого корпус. Корпус представляет собой металлокерамический сокет, изготовленный из керамики на основе Al2O3, он имеет 68 металлических выводов, а также квадратное основание 10.5х10.5 мм для монтажа платы. Таким образом, получен образец мультисенсорного элемента: мультисенсорная подложка, смонтированная в специальный сокет, в конструктиве которого предусмотрены коммутационных контакты для последующего подключения в измерительное устройство и/или исследовательскую ячейку. Пресс-релизы в СМИ за первый год реализации проекта: 1. https://www.kommersant.ru/doc/7265280 2. https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/90947/ 3. https://poisknews.ru/himiya/razrabotan-novyj-nanokompozitnyj-material-dlya-obnaruzheniya-sverhnizkih-konczentraczij-gazov/ 4. https://new.ras.ru/activities/news/khimiki-sozdali-novyy-nanokompozitnyy-material-dlya-obnaruzheniya-sverkhnizkikh-kontsentratsiy-gazov/ 5. https://rscf.ru/news/chemistry/poymat-gaz-razrabotan-novyy-nanokompozitnyy-material-dlya-obnaruzheniya-sverkhnizkikh-kontsentratsiy/ 6. https://indicator.ru/chemistry-and-materials/razrabotan-novyi-nanokompozitnyi-material-dlya-obnaruzheniya-sverkhnizkikh-koncentracii-gazov-12-11-2024.htm 7. https://sciencemon.ru/office/org/blog/263697/ 8. https://dzen.ru/a/Zzc4zU7UKjDl9DhG

Публикации

1. Мокрушин А.С., Дмитриева С.А., Нагорнов И.А., Симоненко Н.П., Воробей А.М., Аверин А.А., Симоненко Е.П. Синтез высоко электропроводящих нанокомпозитов ZnO/УНТ с хеморезистивным откликом при комнатной температуре Журнал неорганической химии/Russian Journal of Inorganic Chemistry, №12 (год публикации - 2024)
10.1134/S0036023624602782

2. Мокрушин А.С., Нагорнов И.А., Горбань Ю.М., Дмитриева С.А, Симоненко Т.Л., Симоненко Н.П., Доронина М.С., Искандер В.Р., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю., Вершинина О.В., Симоненко Е.П. Synthesis of Pd-decorated ZnO nanocomposites with improved gas-sensitive properties for acetone detection Journal of Alloys and Compounds, Vol. 1009, №176856. (год публикации - 2024)
10.1016/j.jallcom.2024.176856

3. Мокрушин А.С., Нагорнов И.А., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. Хемосенсорные наноматериалы на основе ZnO для детектирования различных газов Владивосток, Издательство Дальневосточного федерального университета, Химия и химическое образование = Chemistry and chemical education : IХ Международный симпозиум, Владивосток, 30 сентября – 3 октября 2024 г. : cборник материалов /– Владивосток : Издательство Дальневосточного федерального университета, 2024. – [314 с.]. – ISBN 978-5-444-5802-7. – DOI https://doi.org/10.24866/7444-5802-7. – URL: https://www.dvfu.ru/science/publishing-activities/catalogue-of-books-fefu/. – Дата публикации: 29.10.2024 (год публикации - 2024)

4. Мокрушин А.С., Дмитриева С.А., Симоненко Н.П., Аверин А.А., Горобцов Ф. Ю., Звягина А.И., Симоненко Е.П. Influence of AACVD Temperature on the Microstructural and Gas Sensing Properties of ZnO Thin Films Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 70, No. 10, pp. 1579–1592 (год публикации - 2025)
10.1134/S0036023625603113

5. Мокрушин А.С., Васильев А.А., Симоненко Н.П., Нагорнов И.А., Симоненко Е.П. Solvothermal synthesis of highly dispersed Pd-decorated ZnO with high sensitivity to acetone EUROSENSORS XXXVI, Debrecen (Hungary), EUROSENSORS XXXVI, 2024-09-01 - 2024-09-04, Debrecen (Hungary), pp. 285-286, DOI: 10.5162/EUROSENSORSXXXVI/PT3.171 (год публикации - 2024)
10.5162/EUROSENSORSXXXVI/PT3.171

6. Мокрушин А.С. Газочувствительные нанокомпозиты на основе ZnO для хеморезистивных газовых сенсоров ХXI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов», ХXI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов». Москва. 15 октября – 18 октября 2024 г. / Сборник трудов. c 187-188, (год публикации - 2024)

7. Васильев А., Куль О., Большаков А., Мокрушин А., Шапошник А. Ceramic MEMS Platforms for Metal Oxide Gas Sensors: Compatibility of Sensing Layers with Thick Film Materials EUROSENSORS XXXVII, EUROSENSORS XXXVII, 108 - 109 (год публикации - 2025)
10.5162/EUROSENSORS2025/T4.1.4

8. Фисенко Н.А., Соломатов И.А., Симоненко Н.П., Горобцов Ф. Ю., Симоненко Т.Л., Симоненко Е.П. Synthesis of Nano-Sized SnO2 by Direct Chemical Precipitation Using Tin(II) Chloride ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2025, том 70, № 4, с. 502–510 (год публикации - 2025)
10.31857/S0044457X25040032

9. Васильев А.А., Шапошник А.В., Куль О.В., Мокрушин А.С. The Role of Convection and Size Effects in Microhotplate Heat Exchange: Semiconductor and Thermomagnetic Gas Sensors Sensors, 25, 2830. https://doi.org/10.3390/s25092830 (год публикации - 2025)
10.3390/s25092830

10. Мокрушин А.С., Нагорнов И.А., Дмитриева С.А., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. Zinc Glycerate as a Precursor for the Synthesis of Nanocrystalline ZnO with Improved NO2 Gas Sensitivity Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2025, DOI: 10.1134/S0036023625603174 (год публикации - 2025)
10.1134/S0036023625603174

11. Мокрушин А.С., Нагорнов И.А., Фисенко Н.А., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. Хемосенсорные свойства наноматериалов на основе ZnO и SnO2 в составе МЭМС XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, Москва, 2025, с. 45 (год публикации - 2025)

12. Нагорнов И.А., Мокрушин А.С., Симоненко Н.П., Симоненко Т.Л., Симоненко Е.П. Получение и газочувствительность нанокомпозитов ZnO, декорированных палладием и углеродными нанотрубками XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, Москва, 2025. с. 49 (год публикации - 2025)

13. Фисенко Н.А., Соломатов И.А., Дементьева П.Д., Симоненко Н.П.,Мокрушин А.С., Горобцов Ф.Ю., Симоненко Т.Л., Симоненко Е.П. Влияние природы реагентов на свойства диоксида олова и получение функциональных плёнок на его основе с помощью печатных технологий ZnO, SnO2, газовый сенсор XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы до- кладов конференции, Москва, 2025. с. 71 (год публикации - 2025)

14. Соломатов И.А., Фисенко Н.А., Симоненко Н.П., Мокрушин А.С., Горобцов Ф.Ю., Симоненко Т.Л., Симоненко Е.П. Синтез диоксида олова при комбинации химического осаждения и гидротермальной обработки и его применение в качестве рецепторного компонента газовых сенсоров XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, XV Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы до- кладов конференции, Москва, 2025. с. 63 (год публикации - 2025)

15. Мокрушин А.С., Нагорнов И.А., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. Синтез и газочувствительные свойства оксида цинка, декорированного наночастицами палладия Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем «Золь-гель 2025» : сборник тезисов докладов VIII Международной Евро-Азиатской конференции (Гомель, 22–26 сентября 2025 года), Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функцио- нальных материалов и дисперсных систем «Золь-гель 2025» : сборник тезисов докладов VIII Международной Евро-Азиатской конференции (Гомель, 22–26 сентября 2025 года) / редкол. : С. А. Хахомов (гл. ред.) [и др.] ; М-во образования Республики Беларусь, Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. – Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2025. С. 48-49 (год публикации - 2025)

16. Нагорнов И.А., Мокрушин А.С., Симоненко Т.Л., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. Высокодисперсные нанокомпозиты на основе ZnO для хеморезистивных газовых сенсоров Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функцио-нальных материалов и дисперсных систем «Золь-гель 2025» : сборник тезисов докладов VIII Международной Евро-Азиатской конференции (Гомель, 22–26 сентября 2025 года), Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем «Золь-гель 2025» : сборник тезисов докладов VIII Международной Евро-Азиатской конференции (Гомель, 22–26 сентября 2025 года) / редкол. : С. А. Хахомов (гл. ред.) [и др.] ; М-во образования Республики Беларусь, Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. – Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2025. сс. 54-55. (год публикации - 2025)

17. Мокрушин А.С., Куль О.В., Большаков А.И., Симоненко Е.П., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю. Мультиэлектродная подложка Патент на полезную модель, заявка № 2025109336, Патент на полезную модель № 234419, дата государственной регистрации 28 мая 2025 г (год публикации - 2025)

18. Мокрушин А.С., Симоненко Е.П., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю. Программа измерения электрических сопротивлений чувствительных слоёв хеморезистивного мультисенсора ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ, RU2025663920, дата регистрации 02.06.2025 г. (год публикации - 2025)

19. Мокрушин А.С., Симоненко Е.П., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю. Программа управления режимом нагрева подложки газового сенсора ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ, RU2025664062, дата регистрации 03.06.2025 г (год публикации - 2025)

20. Мокрушин А.С., Худоногов Д.Ю., Никитенко М.С., Васильев А.А., Большаков А.И., Куль О.В., Симоненко Е.П. Мультисенсорный элемент хеморезистивного типа: топология, дизайн и тестирование Сборник тезисов. Первая Всероссийская конференция «Печатная и гибкая электроника: оборудование, материалы и технологии»: материалы конференции, МФТИ, г. Долгопрудный, 6–9 октября 2025 г. — Москва: МИРЭА — Российский технологический университет, 2025. — 237 с. — Текст: электронный, Первая Всероссийская конференция «Печатная и гибкая электроника: оборудование, материалы и технологии»: материалы конференции, МФТИ, г. Долгопрудный, 6–9 октября 2025. г, сс. 92-93 (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе реализации второго года проекта разработана специальная методика декорирования наночастицами платины и палладия (0.5-3 мол. %) высокодисперсных порошков ZnO, SnO2, TiO2, полученных за первый год проекта. Использован процесс термической обработки соответствующих оксидов с прекурсорами платины и палладия в среде этиленгликоля при температуре 145°C в течение 6 ч. Все полученные порошки нанокомпозитов охарактеризованы с применением различных методов физико-химического анализа (ДТА, РФА, СЭМ и др). Термограммы всех образцов демонстрируют качественно схожую картину: наличие выраженного экзотермического процесса в интервале 350–420°C, связанного с удалением органических компонентов, и последующую термическую стабилизацию с небольшим приростом массы в диапазоне 420–800°C. На основании данных синхронного термического анализа для проведения термической обработки нанокомпозитов была выбрана оптимальная температура 400°C. Основной фазой полученных нанокомпозитов ZnO/SnO2/TiO2-Pt/Pd являются полупроводниковые оксиды металлов со структурой вюрцита, касситерита и анатаза, соответственно. На полученных рентгенограммах присутствуют также отдельные рефлексы как платины и палладия, так и их оксидов. Нанокомпозиты ZnO-Pt/Pd состоят из крупных сферических агломераты микронного размера (2-5 мкм), образованных из плотно упакованных первичных наночастиц ZnO, а также более мелких частиц субмикронного и наноразмерного размера (менее 200 нм). Показано, что нанокомпозиты SnO2-Pt/Pd состоят из агломератов с размером около 40 ± 5 нм, а нанокомпозиты TiO2-Pt/Pd из сферических и субсферических агломератов микронного размера, состоящими из плотноупакованных первичных нанокристаллитов. Средний размер наночастиц платины и палладия не превышает 5-10 нм. Изучен комплекс газочувствительных свойств полученных рецепторных материалов в составе хеморезистивных сенсоров. Для образцов ZnO-Pt/Pd свойственен повышенный отклик на водород. Наибольший отклик на 1000 ppm H2 достигается при содержании 0.5 % Pt при рабочей температуре детектирования 250 °С. Получена хорошая воспроизводимость сигнала при детектировании водорода. Образцы SnO2-Pt/Pd демонстрируют повышенный отклик на CH4 и H2. Введение Pt и Pd существенно увеличивает чувствительность датчиков к метану. Максимальный отклик на 1000 ppm CH4 достигается при содержании 3% Pt, а на 1000 ppm Н2 при содержании 1 % Pd. Продемонстрирована важная роль материала толстопленочной подложки и микронагревателей на газочувствителные свойства полупроводниковых газовых сенсоров. Применение висмутовых и свинцовых стекол должно быть полностью исключено при изготовлении любых элементов микронагревателей и сенсорных платформ. Газочувствительные слои и компоненты стекол, используемые в технологии сенсоров, обязательно должны быть исследованы на совместимость с учетом их возможного взаимного растворения как при рабочей температуре сенсора, так и в процессе вжигания материалов. Необходимо исследовать химическую стабильность материалов и влияние примесей на рекристаллизацию. Обоснован подход установки мультисенсоров с заданным набором функциональных характеристик в контактирующее устройство для различных мультисенсорных элементов для выполнения исследовательских задач. Обоснованы конструктивные и электрические параметры контактирующего устройства. Выполнено проектирование разводки мультисенсорного элемента на основе функционально-узлового принципа, что позволило обеспечить надёжные коммутационные свойства контактирующего устройства, помехозащищённость паразитные параметры печатного монтажа. Предложен вариант контактирующего устройства, который в совокупности с разводкой мультисенсорного элемента корпусного устройства является герметичной исследовательской ячейкой. Предложенные подходы к проектированию герметичной исследовательской ячейки позволяют выполнить работы следующего этапа проекта, в задачи которого входит проведения исследований работы мультисенсора. Выполнено проектирование функциональной схемы многоканального сбора данных резистивных сигналов мультисенсора. Обоснованы подходы применения мультплексированного сбора данных. Разработано оборудование для сбора данных резистивных сигналов. Реализовано программное обеспечение многоканального сбора данных резистивных сигналов. Выполнено обоснование параметров автоматического управления микронагревателями локальных зон мультисенсорной подложки которое заключается в непрерывном контроле заданного рабочего сопротивления микронагревателя обусловленное прибавлением или уменьшением шага ШИМ в зависимости от отклонения от заданного значения. Экспериментально определено, что шаг коэффициента заполнения ШИМ сигнала должен быть кратен 100 %, не меньше 11 % и не больше 97 %. Установлено, что стабильная работа температурного режима может быть достигнута добавлением аппаратного контроля напряжения питания блока генератора ШИМ, которая реализована аналогично логики контроля сопротивления микронагревателя. Выполнено проектирование электрической принципиальной схемы блока управления температурой мультисенсора. Проведено моделирование и анализ рабочих характеристик работы электрической схемы в результате которого установлено, что потребляемые токи микронагревателей работаю без отклонений. Разработан блок управления температурой мультисенсора. Разработано программное обеспечение управления температурой мультисенсора.

Публикации