中国微米纳米-碳纳米管可控介电泳参数模拟研究

碳纳米管的结构以及微电极的物性参数是微纳器件制备过程中影响介电泳效率与精度的重要因素.微电极形状和电极间距与碳纳米管长度之比(λ)是两个与器件制造成本紧密相关的可控介电泳参数.本文根据有限元方法,研究了这两个参数对于介电泳力的影响规律.通过对3种电极下的碳纳米管介电泳速度进行归一化处理,结果表明碳纳米管在分散液中的介电泳速度受电极形状影响较小.而相比于电极形状,λ对介电泳力的影响更加显著.虽然电极间距越小越有利于碳纳米管的组装,但是考虑微电极加工难度与成本,认为λ在0.5~1.0为碳纳米管组装的优化区间.根据介电泳组装实验需要,给出了溶液阈值浓度修正表达式.本研究对于提高介电泳组装效率和实验精度具有一定的理论指导意义.     

基于CNT/aPDMS柔性干电极的可穿戴电生理信号采集系统

研制了基于一种多壁碳纳米管(MWCNT)和粘性聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物干电极的可穿戴生理信号采集系统。干电极主体采用聚酰亚胺(PI)—铜箔—聚酰亚胺三明治结构,表面具有MWCNT掺杂的粘性PDMS涂层,可直接粘附于表皮采集生理信号,并提供了良好的接触性能。采样系统包括发送端及接收端,使用ADS1299集成模拟前端进行采集及模数转换。信号传输使用蓝牙协议,整体尺寸为45 mm×20 mm×10 mm,使用锂电池供电,数据可直接使用MATLAB程序接收并进行分析。系统使用CNT/aPDMS电极采样的信号质量和传统湿电极获取的信号质量相当。     

碳纳米管修饰电极及其对单胺类神经递质的电化学响应

该文制备了多壁碳纳米管修饰电极,报道了一种利用碳纳米管修饰电极检测单胺类神经递质多巴胺和5-羟色胺的新方法.研究了该修饰电极对神经递质多巴胺和5-羟色胺的电催化,实验结果表明该修饰电极对多巴胺和5-羟色胺有着显著的电催化作用,在一定的浓度范围内神经递质与峰电流呈良好的线性关系,多巴胺和5-羟色胺能同时进行测定.     

聚酰亚胺电容式湿度传感器的制备工艺研究

改变传统丝网印刷制作电极的方法,采用正胶反刻、干湿结合的CMOS工艺研制出了以聚酰亚胺为感湿介质的相对电容式湿度传感器。并对其结构进行了理论分析,确定了湿度传感器的工艺步骤和版图设计。对其测量范围、湿滞和响应时间进行了测试。通过实验结果与模拟结果的对比分析,给出了该实验中存在的问题和改进意见。     

MEMS结构中碳纳米管的电泳沉积及其场发射特性研究

利用电泳沉积的方法在MEMS结构特定位置上组装碳纳米管薄膜,以此作为发射体研制基于碳纳米管场发射的传感器,并对其场发射进行了测试和分析.电镜观测与场发射实验结果表明,利用电泳沉积方法可以只在MEMS结构的特定位置沉积碳纳米管薄膜,对于4μm的发射间隙、该薄膜的场发射开启电压约为3.6V～4V,发射电压20V时的发射电流可至28μA.这种“post-MEMS“的碳纳米管薄膜组装方法具有工艺简单的特点,同时避免了碳纳米管生长对MEMS工艺环境以及器件的污染、破坏,实现了纳米材料组装与MEMS工艺的兼容.     

碳纳米管修饰电极研究鸟嘌呤及其核苷的电化学行为及测定

利用微波辅助功能化的单壁碳纳米管可以均匀分散于二次水中,并可以在玻碳电极表面形成稳定的薄膜,利用该修饰电极研究了鸟嘌呤与鸟嘌呤核苷的电化学行为及其测定,并对鸟嘌呤和鸟嘌呤核苷的分别或同时测定条件进行了优化.结果表明,与裸玻碳电极相比,鸟嘌呤及其核苷在该单壁碳纳米管修饰电极上的氧化峰电流和检测灵敏度大大提高,该方法检出限低、分析速度快.酸降解的DNA在该修饰电极上可以得到对应鸟嘌呤的灵敏溶出峰,峰电流与DNA浓度在一定范围内成线性关系.     

基于柔性衬底的三维生物刺激微电极阵列研究

设计了一种基于聚酰亚胺薄膜的三维生物刺激微电极阵列,用于植入式人造视网膜应用.采用非硅MEMS技术,在柔性衬底上制备出具有生物相容性和化学稳定性,电极高度为80 μm的生物刺激电极阵列,通过PDMS牺牲层实现器件从基底的完整释放.实验中器件以聚酰亚胺和PDMS封装,电极柱和焊盘均镀金,从而提高电极的生物相容性.采用三电极法对微电极进行了电化学性能测试,在10-1～105Hz频率范围内,其阻抗为1.5～0.3 kΩ.制造出的器件尺寸小,质量轻,可靠性高,机械柔性好,符合生物电刺激要求.     

基于单壁碳纳米管的压阻式柔性传感器

一维纳米材料与微结构结合的纳器件制造过程,实现了微纳加工工艺上的创新升级,有可能突破微米级器件的性能极限。首先利用传统的硅微加工技术,在综合性能优异的聚酰亚胺PI(Polyimide)薄膜上制作金(Au)微电极,形成排列有序的平行电极对;然后通过交流介电电泳的方法在微电极对间实现单壁碳纳米管SWNTs(Single-Walled Carbon Nanotubes)一维定向排布;接着采用区域选择性电沉积技术定域沉积Au压覆SWNTs,改善SWNTs与电极的接触特性。最后,针对基于SWNTs的柔性微纳传感器进行了力电特性测试。结果表明:在环境温度为(23±5)℃,湿度为65±15%RH,0.1 V工作电压下,压阻因子约为443,精度约为5.16%。上述研究结果在柔性微纳器件的制作方面显示了一定的应用前景,为实现超微型化和高功能密度化的柔性器件铺平道路。     

基于CNTs/PDMS介电层的柔性压力传感特性研究

提出一种基于MEMS工艺的柔性压力传感器制备方法.采用MEMS工艺制备柔性压力传感器模板,结合纳米压印技术、射频磁控溅射技术和PDMS软光刻工艺在PDMS柔性基底上制备了具有"V"型阵列微结构的Ag薄膜平行板电极,基于碳纳米管(CNTs)/PDMS聚合物的压电容特性,制备出电容式柔性压力传感器.针对不同尺寸的压力传感器进行对比测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到3.98% kPa-1,具有良好的重复性,在智能穿戴和电子皮肤等方面有着广阔的应用前景.     

多壁碳纳米管湿敏传感器的研究

传感器的基底为Al板电化学氧化成Al2O3绝缘层模板,上面真空溅射了叉指金电极,在电极之间旋涂微量多壁碳纳米管的水悬浊液,干燥后作为敏感膜.室温下测试传感器暴露在不同湿度的电阻变化,发现吸附了H2O后传感器的导电能力降低,且下降的幅度与被测湿度有良好的梯度关系.同时该多壁碳纳米管再经缩合剂EDC修饰后旋涂于电极上形成的敏感膜对湿度呈指数级变化.对它们的湿敏响应的机理进行了一些初步的探讨.     

多壁碳纳米管吸附鸟嘌呤的研究

用丝网印刷的方法在叉指电极上制备多壁碳纳米管膜,对碳纳米管吸附鸟嘌呤的电学性质进行了测试,对碳纳米管吸附鸟嘌呤的机理进行了初步分析。碳纳米管膜在吸附鸟嘌呤后电阻明显增大,用混酸修饰过的碳纳米管膜更敏感。其敏感率随着鸟嘌呤浓度的增大而增大。该膜在不同电流范围下性能基本稳定。这说明碳纳米管有望作为DNA传感器。     

新型电化学CO气体传感器的研制

研制了一种用于测定CO的新型电化学式气体传感器,即把多壁碳纳米管自组装到铂微电极上,制备多壁碳纳米管粉末微电极,其电极在氧化过电位为+700mV时,对CO具有显著的电化学催化效应。以其电极为工作电极,Ag/AgCl为参比电极,Pt丝为对比电极,多孔聚四氟乙烯膜作为透气膜制成传感器。其传感器响应时间短、重复性好,能用于环境监测和控制。     

碳纳米管及其修饰物对挥发性有机物气敏性的研究

通过化学气相沉积(CVD)方法合成单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs),并经过硝酸酸化预处理.在缩合剂N,N‘-二环己基碳化二亚胺(DCC)作用下,多壁碳纳米管经过乙二胺、十二胺和联苯胺的修饰生产新的纳米颗粒.将五种材料的悬浮液喷涂于Al2O3基底的金叉指电极上,构成气敏传感器,以甲醛、苯、甲苯、二甲苯作为测试气体,通过电化学分析仪测试他们在不同气体种类和浓度下的导电率.实验表面传感器在常温下具有较高的灵敏度和重复性,传感器之间有一定的选择性差异,可以构成传感器阵列,应用于具有复杂组分的挥发性有机气体定性和定量检测中.     

巯基苯胺聚合膜结合亲和素生物素放大的阻抗免疫传感器

将巯基苯胺(p-aminobenzenthiol,p-ABT)组装于金电极表面,进而电聚合形成稳定、致密、有序的p-ABT纳米复合膜界面,固定功能化的碳纳米管后,再通过引入亲和素-生物素放大系统,将生物素化羊抗人IgG同定于电极表面.用以检测hIgG,建立了一种高灵敏的电化学免疫阻抗传感器,获得传感器的线性范围为0.01～100 ng/mL,检测下限为0.075 ng/mL(R/N=3).     

基于SEM图像的碳纳米管薄膜均匀性表征方法研究

将多壁碳纳米管综合了超声处理和高速离心等分散工艺单分散后,采用喷射吸滤法制备碳纳米管薄膜,并研究超声时间对薄膜分布均匀性的影响.基于多重分形理论和SEM图像分析多壁碳纳米管薄膜的形态学特征.碳纳米管薄膜的分布均匀性主要取决于多重分形谱宽度Δa和最大、最小概率子集维数的差别ΔF等分形参数.多重分形分析弥补了传统的表面评价和统计分析的不足.该碳纳米管薄膜均匀性表征方法将为碳纳米管薄膜的制备提供指导.     

一次性免疫传感器快速检测阪崎肠杆菌的研究

为改善基于多壁碳纳米管/ Nafion生物传感器电化学信号及储存稳定性,采用[BMIM] PF6/Nafion复合物将辣根过氧化物酶标抗体包埋固定于MWCNT/Nafion修饰的丝网印刷碳电极上,构建了一种新的免疫传感器.用原子力显微镜表征电极各层修饰后的表面形态,用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)考察修饰电极...     

Selection of nanostructures for porous field‐emission display

Abstract— This paper describes the evaluation of nanostructures to be integrated into porous field‐emission displays (pFEDs), based on a multilayer of copper and polyimide, pierced by holes. The evaluation work is based on diode‐mode measurements performed with carbon nanotubes and nanostructured copper oxide samples obtained through wet chemical processes. A special characterization tool, based on the curve method, was used to obtain current vs. field characteristics in a repetitive and reproducible method. Histograms of threshold fields for 46 samples are presented, allowing for a comparison between different methods of nanostructure formation, which shows that carbon nanotubes yield a threshold field which is at least five times smaller than that for copper oxides.     

吸附甘氨酸对多壁碳纳米管电性能的影响

以磁控贱射的方法在玻璃基底上制作叉指银电极,用丝网印刷技术制备碳纳米管膜。室温下测试吸附甘氨酸前后碳纳米管膜伏安特性和电阻率的变化,发现吸附了甘氨酸后碳纳米管的导电能力增加,且增加的幅度与甘氨酸的浓度有关。实验结果预示:碳纳米管是一种良好的室温下检测甘氨酸的敏感材料。对碳纳米管吸附甘氨酸前后电性能的变化机理进行了初步的探讨。     

基于碳纳米管修饰金电极的多巴胺电化学传感器

利用偶氮胭脂红B（ACB）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行非共价修饰,使其具有水分散性,将MWNTs-ACB水分散液滴涂于金电极表面并置于红外灯下烤干,即制得多巴胺（DA）电化学传感器。伏安研究表明：MWNTs—ACB膜对生物小分子DA的电化学氧化具有良好的催化作用。最优的检测条件下,DA的检测线性范围为：1．0×10-6～1．0×10-mol／L,检出限低至5．0×10-7mol／L（S／N=3）。对传感器的性能进行了考察,结果表明：该DA传感器具有良好的稳定性和重现性,灵敏度高,选择性好。将传感器应用于注射液中DA含量的测定,结果令人满意。     

基于多壁纳米碳管的传感器对甲苯的气敏性研究

传感器的基底为Al2O3,上面真空溅射了叉指金电极,在电极之间涂布微量多壁纳米碳管悬浊液,干燥后作为气敏膜.室温下测试电极暴露于甲苯气体前后的电阻变化,发现吸附了甲苯后电极的导电能力下降,且下降的幅度与被测甲苯浓度有良好的线性关系.该实验结果预示着多壁纳米碳管是一种良好的室温下检测甲苯的敏感材料.对该气敏响应的产生机理本文进行了一些初步的探讨.