Разработка и исследование технологических основ создания пленок полимерных нанокомпозитов с углеродными наноструктурами для устройств микроэлектронной сенсорики

• Автор: Сюрик, Юлия Витальевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Пленки полимерных нанокомпозитов в устройствах микроэлектронной сенсорики
1.1 Полимерные нанокомпозиты с углеродными наноструктурами и приборы на их основе
1.1.1 Применение полимеров в микроэлектронике
1.1.2 Полимерные нанокомпозиты с УНС и их свойства
1.1.3 Применение полимерных нанокомпозитов с УНС
1.2 Технологии получения полимерных нанокомпозитов с УНС
1.2.1 Прямое смешивание
1.2.2 Полимеризация ш-эйи
1.2.3 Латексная технология
1.3 Модели электрофизических параметров нанокомпозитов с УНС
1.3.1 Модели зависимости электропроводности нанокомпозитов от концентрации УНС
1.3.2 Модели зависимости электропроводности нанокомпозитов от температуры
1.4 Выводы и постановка задачи
2.1 Моделирование влияния концентрации углеродных наноструктур на
электропроводность полимерных нанокомпозитов
2.2 Моделирование влияния температуры на электропроводность
полимерных нанокомпозитов с УНС
2.3 Выводы
3 Исследование технологических режимов получения пленок полимерных нанокомпозитов с углеродными наноструктурами
3.1 Исследование технологических режимов получения полимерных
нанокомпозитов с графеном по латексной технологии
3.1.1 Разработка методики получения образцов нанокомпозитов Графен/Полистирол и Графен/Полипропилен
3.1.2 Исследование влияния режимов термической обработки на микроструктуру полимерных нанокомпозитов с графеном
3.1.3 Разработка методики и исследование режимов получения полимерных нанокомпозитов с графеном методом РЭМ
3.1.4 Разработка методики и исследование режимов получения нанокомпозитов с графеном методом ПЭМ
3.1.5 Разработка методики и исследование электрофизических свойств нанокомпозитов с графеном методом АСМ
3.1.6 Исследование анизотропии электропроводности полимерных нанокомпозитов с графеном
3.1.7 Моделирование электропроводности полимерных нанокомпозитов с графеном
3.2 Исследование технологических режимов получения полимерных нанокомпозитов с углеродными нанотрубками по технологии прямого смешивания
3.2.1 Разработка методики получения образцов нанокомпозитов УНТ/Полиимид
3.2.2 Исследование влияния технологических режимов получения на электрофизические параметры пленок полимерных нанокомпозитов с УНТ115
3.2.3 Моделирование электропроводности полимерных нанокомпозитов с УНТ
3.3 Выводы
4 Разработка конструкций и технологических маршрутов изготовления чувствительных элементов устройств микроэлектронной сенсорики на основе полимерных нанокомпозитов с углеродными наноструктурами

4.1 Разработка технологического маршрута изготовления чувствительного элемента датчика газа на основе полимерного нанокомпозита с графеном132
4.2 Разработка технологического маршрута изготовления чувствительного элемента датчика температуры на основе нанокомпозита с графеном
4.3 Разработка технологических маршрутов изготовления чувствительного элемента датчика температуры на основе нанокомпозита с УНТ с использованием нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК
4.4 Разработка конструкции и технологического маршрута изготовления датчика давления на основе нанокомпозита с УНТ с использованием нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК
4.5 Разработка конструкции и технологического маршрута изготовления маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии на основе нанокомпозита с УНТ с использованием нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК
4.6 Выводы
Заключение
Приложение А

1.2.3 Латексная технология
Основным маршрутом производства ПНК с УНС с хорошей дисперсией является метод использования третьего компонента, способствующего введению отдельных УНТ в полимерную матрицу преимущественно без изменения исходных свойств УНТ. В большинстве случаев третий компонент является ПАВ, но также может быть проводящим полимером. Использование ПАВ основано на эффектах дисперсии: пучки УНТ или слипшиеся графеновые диски подвергаются обработке УЗ в присутствие водного раствора ПАВ. Во время УЗ обработки произведенная УЗ энергия превосходит действие сил Ван-Дер-Ваальса между пучками УНС и ведут к их сепарированию УНТ [100]. Коллоидная стабильность дисперсии УНС с адсорбированными молекулами ПАВ обусловлена электростатическим и/или стерическим отталкиванием [100, 101]. Механизмы адсорбции ПАВ на поверхности УНТ хорошо изучены [52,102,103].
В ходе получения ультратонких пленок ПНК с ОД, покрытым ПАВ ОЯ и поливинилхлоридом путем смешивания в растворе ДМФ с обработкой УЗ, центрифугированием и последующим отжигом, был достигнут порог перколяции 1,4 масс.%, при электропроводности 0,06 См/м (14,8 масс.% ОЯ) [62].
Эффективное разделение графеновых листов из графита путем обработки графита в кислоте, отжига и смешивания с ПАВ приводит к увеличению расстояния между ЭЯ дисками и ковалентному связыванию модифицированного наполнителя с матрицей [104]. Так ПНК с таким ОЯ, полученные перемешиванием наполнителя с эпоксидной матрицей (1=23°С, 4 часа) имели порог перколяции 0,5 масс.% при электропроводности, равной 0,11 мСм/м (1 масс.% ИЯ).
Разновидностью метода использования третьего компонента является латексная технология (ЛТ) [38, 42, 105]. В отличие от введения УНС методом полимеризации n-situ, в ЛТ добавление УНС происходит после полимеризации полимера.