Search

In order to apply the vacuum deposited polyaniline (PAN) films as sensitive to pH level elements of fibril — optic sensors (FOS) a technology of polymer deposition has been developed. It gives a possibility to obtaining the conducting emeraldine form of PAN by means of the known methods of proton doping. Effect of vacuum deposition temperature on the refractive index and spectral characteristics of the films has been established. Based on the PAN films optical response on the hydrogen index of medium the FOS of the pH level has been worked out., С целью использования пленок полианилина (ПАН), полученных методом вакуумного напыления, в качестве чувствительных к уровню рН элементов волоконно-оптических сенсоров (ВОС) разработана технология осаждения полимера, позволяющая путем использования стандартных методов протонирования получать проводящую эмеральдиновую форму ПАН. Установлено влияние температуры осаждения на показатель преломления и спектральные характеристики пленок. На основе изменения оптического отклика пленок ПАН в зависимости от значения водородного показателя среды разработан ВОС уровня рН., З метою застосування вакуумно напилених плівок поліаніліну (ПАН) як чутливих до рівня рН елементів волоконно-оптичних сенсорів (ВОС) розроблена технологія осадження полімеру, яка дала змогу шляхом використання стандартних методів протонування отримати провідну емеральдинову форму ПАН. Встановлено вплив температури осадження на показник заломлення і спектральні характеристики плівок. На основі результатів досліджень зміни оптичного відгуку плівок ПАН від рівня водневого покажчика середовища розроблено ВОС рівня рН.

Poly(ortho-toluidine) (PoTI) films of different thicknesses were obtained by electrochemical polymerization on the SnO2 surface and doped with silver nanoparticles, synthesized by citrate method. It was established that doping by nanosilver causes significant changes in optical absorption of films in the wavelength range λ = 310- 450 nm and λ = 550 - 1000 nm. In comparison with the undoped PoTI there is decrease in the intensity and halfwidth strip of π-π * transition with maximum at λ = 370 nm, the appearance of the absorption band with a maximum at λ = 612 nm and leveling broad bipolaron band at λ = 800 - 950 nm. The observed changes can be explained by the interaction of silver nanoparticles with conjugated polymer chain which is confirmed by research of structure of PoTI films doped with nanosilver.Keywords: optical absorption, plasmon resonance, electron microscopy, energy dispersive analysis, poly(ortho-toluidine), silver nanoparticles, doping., Плівки поліортотолуїдину (ПоТі) різної товщини були отримані методом електрохімічної полімеризації на поверхні SnO2 і леговані наночастинками срібла, синтезованими цитратним методом. Встановлено, що легування ПоТі наносріблом спричиняє значні зміни оптичного поглинання плівок в діапазоні довжин хвиль λ = 310 - 450 нм та λ = 550 - 1000 нм. В порівнянні з спектром нелегованого ПoTі відбувається зменшення інтенсивності та півширини смуги π-π* переходу з максимумом при λ = 370 нм, поява смуги поглинання з максимумом при λ = 612 нм та нівелювання широкої біполяронної смуги в області λ = 800 - 950 нм. Спостережувані зміни можуть бути пояснені взаємодією наночастинок срібла зі спряженим полімерним ланцюгом, що підтверджено дослідженням структури ПоТІ легованого наносріблом.Ключові слова: оптичне поглинання, плазмонний резонанс, електронна мікроскопія, енерго- дисперсійний аналіз, поліортотолуїдин, наночастинки срібла, легування.

We investigated the processes of water absorption, chemical stability and microhardness of films of epoxy composites that contained as the polymer matrix the epoxy resin UP-655 and mineral fillers: graphite, mica, aluminum oxide at their content (0 - 30 % mass). It found that introduction of mineral fillers significantly affects on all complex of operating characteristics of the films. Increase of filler content, especially mica, to 20 %, resulting in slower process and reducing the quantity of absorbed moisture by films. In the study of physical and mechanical properties of filled epoxy composites was established that the introduction of mineral filler significantly affects their microhardness, and the nature of the exposure is determined by the type and filler content. Key words: water absorption, chemical stability microhardness, epoxy composites, physical – chemical properties., Досліджено вплив мінеральних наповнювачів на процеси водогопоглинання, хімічну стійкість та мікротвердість плівкових зразків епоксидних композитів, що містили як полімерну матрицю епоксидну смолу УП-655 та як наповнювачі дисперсний графіт, слюду, алюміній оксид при їх вмісті 0 - 30 %. Встановлено, що введення наповнювачів суттєво впливає на весь комплекс експлуатаційних характеристик плівок. Підвищення вмісту наповнювача, особливо слюди, до 20%, приводить до уповільнення процесу і зниження кількості поглинутої плівками вологи. При дослідженні фізико-механічних властивостей наповнених епоксидних композитів встановлено, що введення мінерального наповнювача суттєво впливає на їх мікротвердість, причому характер цього впливу визначається типом і вмістом наповнювача.

Созданы сенсорные элементы на основе композиционных пленок поли-3,4-етилендиокситиофена в сочетании с нанокристаллами пористого кремния и оксида цинка. Зарегистрировано увеличение сопротивления нанокомпозита в результате адсорбции молекул аммиака, этанола и ацетона. Для оценки сенсорных свойств была рассчитана адсорбционная чувствительность полученных композитных пленок и исследованы их динамические характеристики. Установлено, что максимальная чувствительность сенсорных элементов находится в диапазоне концентраций анализируемых газов 1–2%, а время отклика составляет 60–80 с. Управлять функциональными параметрами пленочных сенсоров можно изменяя соотношение между содержанием полупроводниковых наночастиц в гибридном композите., Використання у сенсорних структурах нанокристалів з великою питомою поверхнею передбачає їх високу чутливість до молекул адсорбованих газів. Метою роботи було створення сенсор-них елементів на основі композитних плівок полі-3,4-етилендиоксітіофену (ПЕДОТ) у поєднанні з нанокристалами поруватого кремнію (ПК) та оксиду цинку ZnO і вивчення впливу адсорбції молекул аміаку, етанолу та ацетону на електричні параметри структури ПЕДОТ–ПК–ZnO.Для виготовлення плівки гібридного композиту ПЕДОТ–ПК–ZnO використовували 1% суспензію ПЕДОТ – ПСС та оксид цинку з розміром частинок до 100 нм (Sigma-Aldrich Co, США), а також нанокристали ПК, отримані електрохімічним травленням кремнієвої пластини. Дослідження адсорбційно-десорбційних процесів у композитних плівках здійснювалось вимірюванням їх електричних параметрів при різних концентраціях аналізованих газів. Для оцінки сенсорних властивостей розраховано адсорбційну чутливість композитних плівок і досліджено їх динамічні характеристики.Зареєстровано збільшення електричного опору нанокомпозиту внаслідок адсорбції молекул аміаку, етанолу та ацетону. Спостерігались майже лінійні залежності опору від концентрації аміаку та ацетону, що є вагомою перевагою при розробці газових сенсорів. Максимальна чутливість сенсорних елементів знаходиться в діапазоні концентрацій аналізованих газів 1–2 %, а час відклику становить 60–80 с. Плівки з більшим вмістом нанокристалів ПК володіли більшою чутливістю до молекул аміаку та етанолу, а плівки з більшим вмістом наночастинок ZnO – до молекул ацетону. Керувати функціональними параметрами плівкових сенсорів можна змінюючи співвідношення між вмістом напівпровідникових наночастинок у гібридному композиті.Поєднання наночастинок поруватого кремнію та оксиду цинку забезпечує не лише збільшення площі робочої поверхні сенсорів, але й високу чутливість і селективність до молекул аміаку, етанолу та ацетону. Одержані результати можна використати для створення ефективних газоаналізаторів., The use of nanocrystals with large specific surface in sensor structures provides their high sensitivity to molecules of adsorbed gases. The aim of the work was to create sensor elements based on composite films of poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) in combination with nanocrystals of porous silicon (PS) and zinc oxide (ZnO) and to study the effect of adsorption of ammonia, ethanol and acetone molecules on the electrical parameters of the PEDOT-PS-ZnO structure.To produce film of PEDOT-PS-ZnO hybrid composite, 1% suspension of PEDO-PSS, zinc oxide with a particle size of 100 nm (Sigma-Aldrich Co, USA) and PS nanocrystals, obtained by electrochemical etching of silicon wafer were used. Research of adsorption-desorption processes in the composite films was carried out by measuring their electrical parameters at different concentrations of the analyzed gases. To evaluate the sensor properties, the adsorption sensitivity of the composite films was calculated and their dynamic characteristics were studied.Increase of electrical resistance of nanocomposite due to adsorption of ammonia, ethanol and acetone molecules was registered. The almost linear dependence of the resistance on the concentration of ammonia and acetone was observed. It is a significant advantage in developing of the gas sensors. The maximum sensitivity of the sensor elements is in the range of 1-2% concentration of the analyzed gases and the response time is 60-80 s. The films with higher content of PS nanocrystals were more sensitive to molecules of ammonia and ethanol, and the films containing more nanoparticles of ZnO - to molecules of acetone. To control functional parameters of the sensor films, the content ratio of semiconductor nanoparticles in hybrid composite can be changed.The combination of nanoparticles of porous silicon and zinc oxide provides not only an increase in working surface area of sensors, but also high sensitivity and selectivity to the ammonia, ethanol and acetone molecules. The obtained results can be used to create effective analyzers of gases.