нанотрубки (Углеродные нанотрубки), страница 20

зующегося при электрадугавом методе получения многослойных УНТ, наклеен на пластину из коррозионно-стойкой стали и стаж. жен (450...500 'С). Анод выполнен в виде нанесенной на стекляи. иую подложку алюминиевой пленки толщиной 100...150 им, па. крытой люминофорам, Эмиссией электронов из катода управляла сетка, распола>кенная иа расстоянии 0,5...1,0 мм, Анадный ток составлял 200 мкА, анодное иапряя<ение — 10 кВ, напряжение иа сетке — О,б... 1,2 кВ, колебания тока эмиссии в течение 10 мии не превышали 4 %. При применении УНТ-катодав яркость свечения цветных лроминафоров (зеленый Е)>Б;Ср>.

А!„красный У>О);ЕВ и синий ХВЯ:Ай) составляла соответственна 6,3 1О', 2,3 10" и 1,5 10" кд/м'. Эта вдвое больше значения для термоэмиссионных источников„работающих при вдвое меньшем тока. Такие источники рекомендуются для применения в уличных экранах !((!. Проводящий одой Рис, 35. Схема цилиндрической катадолюминссцеитной лампы с катодом на основе УГ!Т. Для~а цилиндра 5 см, радиус 2, ! см /Г<>л>од $/ц)пндр>>ческо>! фор.иы, содержащий многослойные УНТ диаметром 20 нм, полученные методом каталитического разложения углеводорода, применен в вакуумном катодолюминссцентном источнике света (рис. 35).

Подложкой служил отрезок провала!<и (диаметром 1 мм и длиной 70 мм) из сплава системы Ре — А1 — Сг Алюминиевый анод имел форму цилиндра, на вн>трсннюю поверхность которого нанесен слой люминофора. Давление составляло 10 Па. Плотность тока эмиссии 1 МА/см' достигнута при напргокении 1,1 кВ и является рекордной для межэлсктроднага расстояния 100 окала 2 сьр, Такай Результат объясняется асесимметричностью элек«радов, при котоРой напрях<снность электрического поля вблизи катода возраста~т в (и(>; />;) раз по сравнению с рсзультатаыр>, пол)яреиныьри для плоских электродов. При обработке БАХ эмрптсра в области напряжений ниже 500 В и при условии <р = 5 эВ полевое усиление УНТ сасщвляст 23 000 рассмотренный цилиндрический эмиттер использовали в каче<«це катода для л>оминссцснтиой осветительной лампы, в которой „ведам служила цилиндрическая стщ<лянная трубка, изнутри по„„ытая л>аминафаром.

Прп напряжении на лампе 5,4 кВ плотность «рка эмиссии на клтадс сас«авила 0,5 мА/см . »>то соатВстстВ)ет ацаднай плотности тока 0,00 мА/см . Яркость свечения люминофора РВВна 10 000 кд/м". '>то сопоставимо с па»рамстра»х>$$ обычных лц)минссцентррых ламп. ио источник нс содержит ртути, быстро ра)гарасти! и лог!»а га<дпся (((). Существующие газаразрядиыс протскторь> отличаются невысокой васпраизвадимастью иапррпксиия пробоя, трудностью рсайцащии защиты при Внезапном измсисриш знака псрснапря>кщ>ия ц чувствителы>остью к Вс:ишиас меж)кюктродиого промежутка В иях Высакап) >пшряц»сш>я пробоя Н иютрубки имеют низкое цааряжснис пробоя, связшшас с ш)эким порогом ЛЭ. Из-за налпчця непрерывной ианиай бомбардировки, приводящей к быстрому разру>леншо УН! и с«аж<а>и>а зх>иссиош>ых жй)лктсристш< катала, лрииснсшю У//!Сл<о»$>о»$! $! .«>)о/>и)/>я<)л! т $'<и>/>и!)<»>!!<>х ограВц»щвается кррпкавремщшым рож!жив! работы и связана с '>ащи«ой элсктричсск$>х цспс!! о! Псрщ>апр>>жщи>я.

Пр>цюрам сл)ж>п' УНТ-катад газоразрядцаго устройства. состоящий из молпбдсна- воГС диска диамсГром (й мм. с >ни<РВИ'и<хм та:>цпиюй ВО мю! из йяятииы. алюминш! и:ш ж<люза, нл когорас иапылси слой однослойных ианачастиц диаметром 1.4 ич. иол) чщи>ых мсп>дш! лазсрцой абляцни и объс/ирнщшых и >кг) гы .н>$!)<е>ро)$15 30 ич Лнойоя служит молибдщроваи п.щсппщ Зик>р м<лк)п >к>а<градами п><тавлял 0 5 и 1,0 мч.

давление Во>духа (З3» 10 ' Па (Ва>жюжио )ацслнщшс чсжзлсктра.шаго промеж) пщ >июрп>ычи газами) Поре!ОВВС >$$)пряц<сиис. <хк>Г>юГс)>пюшсс >ак) «жн>ссии 1 мкЛ;(,и> о«сжжеиных ьа >а.рав У)ГИ>с/Ма и У) ГГ/А1/Ма Р;рана ()(Ю В, а „рля УНТ/Р(/Ма — 1244! В Для исогажжсииого к!пода У(1'!'/Рс/>р!о аиа (а! равно 660 В.

Для )ч(азаннай последовательности катодов напра. женность поля. обеспечивающая плотность тонн,1= 1 мА/см'", со. ставляла 1,7; 2,3„3,0; 2,0 В/мкм соответственно. Установлено, что использование УНТ в качссгве эыич гера в газоразрядных устрой. ствах с межэлектродным промежутком ! мм снижает напрюкение пробоя на 25 % (до 450 В). После 1000 пробоев напряжение пробоя снижается до 400 В. Применение буферного газа аргана и ото исконного катода УНТ/ге/Мо обеспечивает наиболее надсжныи пробой при давлении 66.5 Па 18). Холойлые кал>оды на основе однослойных УЕ!Т находят применение в конструкциях дисплеев.

На рис. 36 показана структура экрана, вкллачающая стеклянные подложки толщиной 1,1 мм, на одной из которых в соответствии с шаблонам расположены слов наиатрубак, на другой — люминофор из частиц У(О(Б гЕО, 2пБ;Са А! и ЕпБ;АБ„С! толщиной 6.„10 мкм для воспроизведения красного, зеленого и голубого цветов соответственно. Нанатрубки диаметром 1,4 нм и длиной 0,5...2 мкм, синтезированные в дуговом разряде после очистки, разрезки и смешивания со связующим, наносили на подложку и термообрабатывали (300 'С), В испытаниях при напрян(внии на аноде 300 В.

частоте ! 5,7 кГц и напряженности электрического поля 4 В/икм достигнута яркость 1800 кд/и'. Высокис показатели работы монитора связывают с высокой степенью орионтации УНТ на поверхности катода, их значительной поверхностной плотностью и низкой пространственной неоднородностью материала катода. Усиление электрического поля сопровождается сильным нарушением однородности тока эмиссии по торцевой поверхности жгута нанатрубак. Плотность така на периферийных )'частках жгута зна чительно превышает соответствующее значение в центральной области, Длл преодоления этога лиле!пи между анодом и катодом помещают электрод, играющий роль затвора, чта приводит к образованию трехэлсктродной структуры дисплея. Этот электрод, имеющий систему отверстий диаметрам 300 икм для прохождения эмитируемых электронов, разиещщот на расстоянии 1100 икм от анода.

Напряжение на затворе изменялось по синусоидальному закану с частотой 25 кГц и амплитудой 100... 300 В. При потенциале затвора 200 В и потенциале анода 900 В значение яркости составило 1000 кд/и~при флуктуации яркости 5 % в течение 12 ч (((!. 2,4 м Рпс. ЗГь Схема экрана цветного дисплея с размерамн132х113х2,4 мм: ! — стекл>впало плести>ь! тол(линой ),) мк 2 — матрица УВТ с ив!во!иле(кой подложкой: 3 — рсэлслаоввлс пластлл>ы; 4 — матрица жом>ок>фора Применение УНТа манерна>ел ьл мх при борлх, Примером служат гпяаеьи> дп>вчлк, используемый в экологии, энергетике, медицине н сельском хозяйстве (рис, 37). Принцип действия основан на учете изменения резонансной частоты основного элемента при адсорбции газов различной концентрации на ега поверхность. Освовныи элементом служит резонансный контур — проводящий медный диск, покрытый однослойными УНТ с толщиной слоя 10 ыкы или иногослойныии УНТ с толщиной слоя 100 мкм.

Время восстановления исходной резонансной частоты диска после окончания омывання датчика парами аммиака различной концентрации составило 10 мнн. Эта иного мсиьшс времени стационарного восстановления терьюЭДС нлн сопротивления других датчиков, в которых та!оке используются УНТ !4!. В другои ()елгек>лоре газов используют полевой транзистор на полупроводниковой УНТ диаметрам !(( нм.

Прн омывании этого хпмнчсского сснсора в течение 1О мин со скоростью 700 мл/мнн газом, солар>хашим ат 2 до 200 миллионных долей (((О! при К, = =+4 В, отмечено повышение проводимости УНТ на три порядка. Проводимость УНТ при У„= 0 убывает на два порядка, после аналогвчнаго воздействия на нес растворенного в аргонс (0,1...1,0 %) аммиака (МН!). ВАХ транзистора до и после контакга с НО! демон- 103 стрирует еще больший эффект Он обусловлен тем, что группа !х)О, является сильным акцепгором электронов и энергия связи се с по.

верхностью УНТ равна 0,9 эВ. При контакте диоксида с УНТ заряд переносится с нее на группу ХО>, увеличивая концснтрацию дырок в УНТ и се проводимость (рис. 38) 19]. Аммиак имеет связь не с УНТ, а с гидроксильнымн группами (ОН ) на поверхности кварце вой подпояски. Нейтрализация этих групп эквивалентна смещени!а !х в положительную область и вызывает уменыпсниа тока !4, 10], онитор ытивы родных укок Утперояные нвнотртбки Сп „„ кв Рпс, 37. Схема >азавага датчика, в котором злсорбцня атомов газа ая яапатрубках привадит к пзмсненша частоты колебаний резонатора 02 ои 0 -О.! '-0» -О.в -005 0 0.05 О! Нвпрккепие, В Рпс.

ЗЯ. Завпсимасть тока ат напри>кап!ш для палевого транзистора на отдельной УНТ да (а) и пасла (б) воздействия газообразного )ч02 прн иапрюкешш иа затворе 4 В Для определения концентрации газов используют ноитзайпаниый сенсор. В ионизационную ячейку на подложке помещен анод в виде вертикально установленных многослойных УНТ диаметром 25„,30 нм и длиной 30 нм, и на расстоянии 150 ыкм от них — катад в виде алюминиевой пластины.

Расстояние между УНТ равно 50 им. При создании разности потенциалов между катодом и анодаи у острий отдельных УНТ возникаст электрическое поле боль|пай напряженности, вызывающее ионизацию молекул газа н коравный разряд, приводящий к пробою и появлению тока разряда между электродами. Напряжение пробоя при заданных тсмпсрату" Рс и давлении Явллетсл ха)шктейистпкой газа, а так РазРЯдтз НРЯмо прапарционзлсн лОгарифму концентрации, В ] 10] приведены ВАХ пробоя и зависимости тока разряда от концентрации аргона, воздуха, азота, аммиака и кислорода. Сконструирован высокочувствительный нанасенсар с)лл алрк- !)2>!слня скораснтн послана прсимущаствонна полярных жидкостей и ионных растворов.

Он имеет последовательно сосдинсннью резервуар со счетчиком воды н цилиндрическую стсклянную каыеру, в которой размсщсны жгуты однослойных УНТ диаметрам 1„5 нм и длиной ! мм, связанныс с двумя злактродами. Прн движении воды в калюрс со скоростью 5 10 и/с в системс гсисрирустся напряжение 0,65 мВ. С увслнчаннсм скорости до 10'' м/с напряжсвас возрастает прямо пропорционально логарифму скорости до 3 иВ, В случае тестирования при скорости 1О ы/с 1, 2 М воднога раствора НС! (жидкостн с большой ионной силой, чем вода). напряжение увеличивается в 5 раз.

Использование метанола (жидкости менее полярной, чем вода) при скорости 6 10 " и/с привело к падению напряжения на порядок, Наносонсор создан в прсдположсаии, что генерация напрюкен>и и тона в УНТ вЂ” результат персЛатат ИМПуЛЬСа От МОЛЕКУЛ жИдКОСтИ аК) СтИЧССКИМ фаиаиаЫ УНТ, захватывающим свободиыс носители заряда вслсдствис эффектов ккктрон-фононной связи. Для полярных жидкостей и ионных растворов )'паыян|'тзя Гснсрзция результат рзсссяния носитслсй заряда на колебаниях асиммстричнога потенциала ионов и молекул жидкости из-зп градиента потока на границс «УНТ вЂ” жидкость».

На многослойных УНТ Описанный з!]Н]>сит слабее из-за контакта с жидкостью только внешнего слоя. Он нс зафиксирован на графите, посколы|у структура его нсодномсрпа )10] 104 105 Предложен ггакопоглотггтель дяя измерения скорости смочи есгния в наножидкостных приборах, выполненный в виде пучка однослойных УНТ диаметром 1,6 нм. Он отличается линейной за. висимостью количества впитываемой жидкости от времени, Впи. тывание нефти происходит при комнатной температуре со скоростью менее 445 м/с !4). Заполненный жидким галлием гпе/ьгго.ггспг/г из УНТ длиной 10 нм и диаметром 70 нм 14) или 10...