ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК презентация

технология производства электронно-вычислительных средств»

Двенадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва»

Автор Еременко Александра Сергеевна
Москва, ГОУ СОШ № 303

Научный руководитель Власов Андрей Игоревич к.т.н., доцент, зам. зав. кафедрой ИУ4 по научной работе МГТУ им. Н.Э.Баумана

Москва 2009

особенностей сканирования наноразмерных объектов на поверхности с помощью СЗМ NanoEducator.
Получение топографии углеродных волокон на поверхности кремниевой подложки.

Задачи исследования

Освоение методики работы на атомно-силовом микроскопе со сканирующим устройством NanoEducator
Обработка полученных изображений

Объект исследования

Углеродные волокна и углеродные нанотрубки

или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода 99%.

Углеродные нанотрубки (УНТ) - нитевидные протяжённые структуры, состоящие из свёрнутых гексагональных сеток с атомами углерода в узлах, с протяженными внутренними полостями
Углеродные волокна (УВ) - нитевидные наночастицы без протяженных внутренних полостей

Углеродные нанотрубки

Углеродное волокно

«зигзаг» (n, 0)
(B) Хиральные нанотрубки (n, 2)

прямые (ахиральные) нанотрубки - «кресло» или «зубчатые» (armchair) n=m - зигзагообразные (zigzag) m=0 или n=0
спиральные (хиральные) нанотрубки

Основная классификация нанотрубок проводится по способу сворачивания графитовой плоскости. Этот способ сворачивания определяется двумя целыми числами n и m, задающими разложение направления сворачивания на вектора трансляции графитовой решётки.

По значению (n, m) различают:

SWNTs) – простейший вид нанотрубок. Большинство из них имеют диаметр около 1 нм при длине, которая может быть во много тысяч раз больше.

Многослойные нанотрубки (multi-walled nanotubes, MWNTs) состоят из нескольких слоев графена, сложенных в форме трубки. Расстояние между слоями равно 0.34 нм.

Многослойные нанотрубки
Модель «матрешка»
Модель «пергамента»

и ИК диапазона
Капиллярные эффекты

Возможные применения углеродных нанотрубок
в микроэлектронике

транзисторы
нанопровода
прозрачные проводящие поверхности
топливные элементы

Полевой нанотранзистор

использовались фрагменты углеродного волокна размером 1х1 см, полученные методом катодного распыления углеродных электродов. Свойства образцов указаны в нижеприведенной таблице:

Исследование проводится на СЗМ NanoEducator методом АСМ в “Полуконтактном” режиме.
Размер сканов 15×15мкм

из приведенных данных поверхность образца №2 отличается существенно большей однородностью, чем поверхность образца №1. Неоднородность поверхности второго образца лежит в пределах 100нм. В то время как неоднородность поверхности углеродных тканей первого образца лежит в пределах 1000нм.

Образец (1)

Образец (2)

так же по методикам изготовления.
Обнаружены неоднородности образцов, различающихся более чем на порядок. Причины различия в неоднородностях скорее всего обусловлены технологическими особенностями получения тканей.
Используемая методика не может являться эффективным способом контроля технологических режимов получения углеродных тканей.
Сканирующий зонд NanoEducator позволяет исследовать поверхности углеродных тканей с хорошей информативностью результата, но не слишком высокой точностью для оценки результата.