|
|
Mikrosenzory plynů založené na samouspořádaných 3D nanovrstvách oxidů kovů
Pytlíček, Zdeněk ; Husák, Miroslav (oponent) ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Prášek, Jan (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá vývojem a výrobou mikrosenzorů plynů s využitím nové trojrozměrné (3D) nanostrukturované polovodivé vrstvy z oxidů kovů, která efektivně využívá výhod anorganických materiálů připravených snadno dostupnými elektrochemickými výrobními technikami bez použití litografie. Citlivá vrstva je vytvořena anodizací kovové dvojvrstvy Al/Nb naprášené na SiO2/Si substrátu skrze masku z porézní anodizované aluminy. Běžně se skládá z 200 nm tlusté vrstvy NbO2 propojující pole k ní kolmo orientovaných a prostorově oddělených Nb2O5 nanosloupků o šířce 50 nm, délce až 900 nm a celkovým počtem přibližně 8109 sloupkůcm-2. Nanosloupky fungují jako polovodivé nanokanálky jejichž rezistivita je vysoce citlivá na reakce probíhající na povrchu a rozhraní vrstvy. V rámci nového uspořádání senzoru byly na povrchu pole nanosloupků připraveny Pt nebo Au strukturované elektrody realizované pomocí běžných mikrotechnologických nebo elektrochemických depozičních technik, následované selektivním odleptáním vrstvy aluminy. Pro charakterizaci detekčních schopností byla struktura senzoru upevněna do standardního pouzdra TO-8 a elektricky propojena s využitím techniky drátového kontaktování. Elektrické charakterizace 3D nanovrstvy z oxidů niobu odhalily asymetrickou závislost vodivosti způsobenou Schottkyho bariérou vzniklou na rozhraní Pt/Nb2O5 nebo Au/Nb2O5. Při detekci vodíku a amoniaku byl zkoumán vliv struktury a složení citlivé vrstvy na elektrické a detekční schopnosti se zaměřením na citlivost, selektivitu, detekční limity a rychlost odezvy/zotavení. Rychlá a intenzivní odezva na H2 potvrdila potenciál využití 3D nanovrstvy z oxidů niobu jako citlivé vrstvy pro senzorické aplikace. Na počítači provedené mikrofluidní simulace difuze plynů do 3D nanovrstvy předpovídají možnost značného zlepšení detekčních schopností použitím perforované horní elektrody, a to optimalizací morfologie vrstvy, úpravou krystalické struktury a vhodnou úpravou návrhu elektrody. Předběžné experimenty prokázaly, že i další 3D nanovrstvy připravené z kovových dvojvrstev jako Al/W mají vysokou perspektivu při využití v pokročilých senzorických aplikacích. Techniky a materiály využité v této práci jsou vhodné pro vývoj technologicky jednoduchého, ekonomického a pro životní prostředí ohleduplného řešení mikro- a nanozařízení, kde použití definovaných nanokanálků pro nosiče náboje a povrchové reakce může přinést značné výhody.
|
|
|
Elektrochemické metody přípravy kovokeramických oxidačně odolných vrstev
Šťastná, Eva ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Na vzorcích z čistého hliníku (99,99+ %, VÚK čisté kovy, s. r. o.) a na vzorcích čistého titanu (99,95 %, Goodfellow) s vrstvou naprášeného hliníku (99,99 %, VÚK čisté kovy, s. r. o.) byl proveden technologický postup s cílem připravit oxidačně a tepelně odolnou kovokeramickou vrstvu. Na vzorcích byla prostřednictvím anodizace v kyselině šťavelové připravena oxidická vrstva s jemnými, hexagonálně uspořádanými póry o průměru 30 nm. Během dalšího zpracování vzorků byla struktura uzpůsobena pro elektrochemickou depozici mědi do pórů. Cílem elektrodepozice bylo vytvoření měděných nanodrátů nanesených do pórů oxidické vrstvy. Proces probíhal v roztoku síranu měďnatého a kyseliny sírové ve vodě. Řídícím parametrem depozice bylo napětí, jež mělo výrazně asymetrický průběh periody, kterou bylo nutné pro úspěšné vytvoření drátů optimalizovat. Výsledkem celého procesu byla struktura s oxidickou matricí, jejíž póry byly z velké části zaplněny mědí.
|
|
|
Nanoelektrody pro biofyzikální měření
Márik, Marian ; Hrdý, Radim (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
Cílem projektu je návrh nanoelektrody na zadanou křemíkovou desku s dopředu určenými přísadami a tenkovstvými technikami v kombinaci litografie a nanotechniky, vyvinutými v LabSensNano. Práce se zabývá hlavně procesem litografie a před procesní přípravou křemíkové desky. Dále je uveden stručný návrh elektrod, návrh pro realizaci a stav praktické experimentace.
|
|
|
Technologie galvanické anodizace neželezných kovů a slitin
Remešová, Michaela ; Hadraba,, Hynek (oponent) ; Čelko, Ladislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zaměřuje na teoretický popis technologie anodické oxidace hliníku, hořčíku, zinku a jejich slitin. V práci jsou podrobně popsány metody tvorby oxidické vrstvy a chemické procesy, ke kterým během anodizace dochází. Experimentální část práce se zabývá tvorbou oxidických vrstev na hliníku, hořčíku a zinku o vysoké čistotě za různých podmínek. U všech tří materiálů byly vytvořeny oxidické vrstvy různých tlouštěk. Hliník byl anodizován v lázni 10% H2SO4, hořčík v lázni 1 mol/dm3 NaOH a zinek 0,5 mol/dm3 NaOH. Procesy probíhaly za laboratorní teploty. Na hliníku byla vytvořena souvislá oxidická vrstva. Dále bylo ověřeno pravidlo „312“, které lze orientačně použít pro výpočet tloušťky vzniklé oxidické vrstvy na hliníku. V případě hořčíku použitím nižšího proudu 0,08 a 0,2 A vznikají tmavě zabarvené vrstvy než při volbě vyššího proudu 0,5 A. S rostoucím napětím dochází u hořčíku ke vzniku členitější struktury oxidické vrstvy. Dále bylo u hořčíku pozorováno, že výsledná vrstva se skládá ze dvou subvrstev. U zinku lze vytvořit černě zabarvenou vrstvu při použití napětí 20 V a proudu 0,4–0,5 A. Ve vrstvě byly pozorovány opět dvě subvrstvy. Za nižšího proudu a napětí (0,05 A, 0,17 V) nedochází u zinku ke tvorbě vrstvy, ale dochází ke krystalografickému leptání.
|
|
| |
|
|
Template assisted electrodeposition of multilayer nanostructures
Lednický, Tomáš ; Drbohlavová, Jana (oponent) ; Čechal, Jan (vedoucí práce)
This diploma thesis is focused on the fabrication of Au-PANI-Au nanowires. The fabrication of nanowires based on the electrochemical deposition of various metal and polymerization of polyaniline within porous templates is presented. Preparation of porous anodic alumina templates by the anodization of aluminium is described in detail. The theoretical part covers the basics of the electrochemistry and it provides a broad overview of the porous anodic alumina.
|
|
|
Elektrochemická impedanční spektroskopie jako charakterizační metoda modifikovaných nanostrukturovaných elektrod
Vrbová, Eva ; Urbánková, Kateřina (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá nanostrukturovanými povrchy, nanočásticemi a elektro- chemickými charakterizačními metodami, jako jsou cyklická voltametrie, diferenčně pulzní voltametrie a elektrochemická impedanční spektroskopie. Cílem této diplomové práce je teoretická rešerše problematiky výroby a charakterizace modifikovaných nano- strukturových elektrod. Součástí praktické části je výroba biomodifikovaných nanostruk- turovaných elektrod metodou anodizace W/Al vrstev s následnou galvanickou depozicí zlata nebo depozicí rtuti, modifikace těchto elektrod kyselinou 11-merkaptoundekanovou a bovine serum albuminem (BSA). Součástí práce jsou i SEM snímky nanostrukturova- ných elektrod, měření kontaktního úhlu těchto elektrod a vytvoření elektrického obvodu s následnou simulací průběhů.
|
|
|
Vliv změny vstupních parametrů na výrobu nanoporézní keramiky
Hriczo, Filip ; Macháčková, Marina (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá zkoumáním a testováním kyselin a podmínek ve kterých je výrobu nanoporézní keramiky na tenké hliníkové vrstvě nejefektivnější a nejkvalitnější. V této práci je popsán postup výroby nanoporézních struktur s póry o rozměrech 15–400 nm v závislosti na použitém elektrolytu. Vytvoření pravidelné hexagonální struktury pomocí elektrochemické oxidace je závislé na mnoha parametrech, které ovlivňují pravidelnost uspořádání a parametry vytvořené keramiky. Byly zkoumány především změny teploty a vstupního napětí. Všechny výsledky byly zkoumány pomocí SEM analýzy.
|
|
|
Příprava samoorganizovaných nanostrukturovaných oxidických vrstev
Šťastná, Eva ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Na vzorcích čistého hliníku (99,95 Goodfellow) byly provedeny experimenty pro ověření různých anodizačních technik. Jako elektrolyt byl použit roztok kyseliny šťavelové, anodizační napětí dosahovalo hodnot od 20 V do 60 V, přičemž po celou dobu anodizace byl měřen průběh proudu. Prostřednictvím FEG – SEM byl popsán vliv přípravy hliníkového substrátu, délky anodizace a anodizačního napětí na parametry připravené struktury. Připravené oxidické vrstvy se vyznačovaly rovnoměrně uspořádanými 20 – 30 nm v závislosti na velikosti anodizačního napětí. Metodou postupného snižování pórů bylo dosaženo struktury s póry o průměru 10 nm. Aplikací následného chemického a elektrochemického leptání oxidické vrstvy bylo dosaženo rozšíření pórů na 80 nm při zachování pravidelně uspořádané struktury. Byly také zjišťovány možnosti elektrodepozice kovů do pórů připravené struktury bez nutnosti odleptat oxidickou membránu od hliníkového substrátu. Byly vyzkoušeny možnosti elektrodepozice za použití stejnosměrného, pulsního i symetrického a nesymetrického proudu. Výsledná struktura výrazně závisela na předchozí úpravě oxidické membrány. Jestliže byla na porézní vrstvu aplikována metoda ztenčování bariérové vrstvy snižováním napětí a následné chemické leptání, byly připraveny dlouhé nanodráty vyplňující většinu membrány. Nanášením kovu nesymetrickým střídavým proudem do matrice připravené metodou postupného snižování napětí byly připraveny velmi krátké nanodráty vyplňující většinu oxidické vrstvy.
|
|
|
Anodická oxidace hliníku a jeho slitin
Remešová, Michaela ; Julišová, Martina (oponent) ; Čelko, Ladislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zaměřuje na tvrdou anodickou oxidaci hliníku a jeho slitin. Jako experimentální materiály byly použity různé hliníkové materiály, vyrobené tvářením za studena a odléváním. Práce obsahuje údaje o chemickém složení jednotlivých základních materiálů, fotografie jejich mikrostruktury, výsledky drsnosti povrchů před a po anodické oxidaci, fotografie anodizovaných vrstev, měření tvrdosti vrstev oxidu. Pro studium byly použity metody světelné mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie, povrchové profilometrie a měřeni mikrotvrdosti.
|
host ::
RSS.