Получение наночастиц и тестирование наноматериалов, изготовление и исследование свойств полимерных композитов

Объекты исследований: проводящие полимер-матричные композиты, представляющие собой полимерные матрицы с проводящей дисперсной фазой в виде наночастиц металлов (золота, платины, палладия), оксидов олова и цинка, углеродных нанотрубок. Цель: получение и характеризация наночастиц металлов и полупроводниковых оксидов, тестирование функциональных чернил на их основе, изготовление и исследование электрофизических свойств и газовой чувствительности получаемых полимерных композитов; разработка эскизной конструкторской документации на сенсорный блок, включающий сенсор и предконцентратор. Проведен синтез наночастиц золота, платины и палладия, наночастиц оксидов олова и цинка. Отработана процедура декорирования наночастиц оксидов олова и цинка наночастицами золота, платины и палладия. Разработана методика поверхностного модифицирования наночастиц металлов функциональными группами, обладающими кислотными и основными свойствами. Проведено тестирование наноматериалов методами электронной микроскопии, ИК- и КР-спектроскопии. Отработаны режимы струйной печати функциональными чернилами на основе вышеуказанных наночастиц металлов и оксидов, углеродных нанотрубок. Проведены тестирование получаемых композитных пленок с содержанием дисперсной фазы вблизи порога перколяции, тестовые эксперименты по нанесению функциональных чернил на поверхность МЭМС-структур с применением технологии струйной печати. Разработана эскизная конструкторская документация на сенсорный блок на основе технологии МЭМС, включающий сенсор и предконцентратор. Получены наночастицы золота, платины и палладия со средним размером 2 - 20 нм в количестве не менее 0,5 г каждого, наночастицы оксидов олова и цинка со средним размером 2 - 200 нм в количестве не менее 2 г каждого, наночастицы оксидов олова и цинка, декорированные наночастицами золота, платины и палладия, в количестве не менее 2 г каждого. Предложена методика поверхностного модифицирования наночастиц металлов веществами, содержащими функциональные группы (амино-, карбоксильные группы), предположительно селективно чувствительные к кислотным и основным газам. Выполнена характеризация дисперсного состава полученных наночастиц металлов и оксидов металлов. Методами ИК- и КР-спектроскопии подтвержден химический состав наночастиц оксидов металлов и углеродных нанотрубок. В результате проведенного тестирования функциональных чернил в специализированном струйном принтере Dimatix DMP-2831 определены режимы печати, обеспечивающие воспроизводимую эжекцию чернил. Изучены зависимости проводимости от концентрации частиц для различных композитных пленок на основе наночастиц металлов и оксидов металлов, углеродных нанотрубок, и сделаны выводы о величинах порогов перколяции, характерных величинах сопротивления, возможном диапазоне концентраций наночастиц в матрице. Изготовлены наночастицы металлов, функционализированные группами, предположительно селективно чувствительными к кислотным и основным газам, в количестве не менее 0,5 г каждого типа, и проведено тестирование полимер-матричных композитных пленок на их основе методами газовой сенсорики. Исследованы электрофизические свойства композитов на основе наночастиц металлов и оксидов, углеродных нанотрубок вблизи порога перколяции методом импедансной спектроскопии. Проведены тестовые эксперименты по нанесению функциональных чернил на поверхность МЭМС-структур с применением технологии струйной печати. Разработана эскизная конструкторская документация на сенсорный блок на основе технологии МЭМС, включающий сенсор и предконцентратор.