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跨尺度集成制造的碳纳米管增强型敏感电极研究
- 立项意义及方向
- 通过对碳纳米管植布技术的充分发掘和合理运用，解决碳纳米管在各种传感器微电极中应用的跨尺度集成制造难题，形成相应的示范工艺和典型技术路线，并在此基础上提出典型的碳纳米管改性/增强传感器的创新设计，开发相应的跨尺度集成制造流程，完成典型敏感电极示范应用，为碳纳米管在传感器技术领域产业化应用奠定设计与制造技术基础。
- 研究内容
- 碳纳米管在敏感电极结构中应用的跨尺度制造技术总体设计
- 碳纳米管与金属材料结合的方法研究
- 单元工艺开发与成套工艺整合
- 新型多通道碳纳米管传感器电极的整体设计及单项工艺开发
- 新型碳纳米管增强型敏感电极集成制造的工艺整合
- 新型碳纳米管强化传感器的样品研制和电化学表征分析
- 面向碳纳米管增强型传感器应用的跨尺度集成制造工艺总结
- 主要成果
- 研制成功功能强化的新型碳纳米管增强型敏感电极样品，该样品集成了Au和Ni的电极结构，实现多种CNT（碳管直径为118nm，150nm,214nm等）在Au和Ni电极表面的跨尺度植入
- 建立了CNT修饰金属电极跨尺度集成制造的成套工艺一套
- 成功研制了单元数大于10的阵列化敏感电极
- 研制成功功能强化的新型碳纳米管增强型敏感电极样品，与传统涂覆型碳纳米管增强型电极对比，电化学循环伏安测试表明，敏感峰峰值电流信号输出提高85%
- 以循环伏安法模拟电极寿命测试结果显示，植入型碳纳米管增强型电极峰值电流衰减3.88%对应扫描段数为25周期，涂覆型碳纳米管增强电极峰值电流衰减3.89%对应扫描段数为3周期，植入型碳纳米管增强型电极对比涂覆型碳纳米管增强型电极寿命延长数倍
- 发表学术论文8篇，其中2篇英文SCI收录
- Numerical analysis in focusing characteristics of the three-dimensional trapezoidal electrodes for carbon nanotube field emitters，Faheng Zang, Guifu Ding*, Yan Wang, Min Deng，Vacuum，85 (2010) 48e54，（1.03）
- Electrochemical degradation characteristics of refractory organic pollutants in coking wastewater on multiwall Carbon Nanotubes modified Electrode，Wang Yan, Sun ShuJing, Ding Guifu, Wang Hong， Journal of Nanomaterials （accepted）（1.674）
- Wenjing Lu, Guifu Ding, Yan Wang*, Min Deng and Zhenwei Zhou Nanomanufacturing of multi-walled carbon nanotubes enhanced electrochemical electrode through surface micromachining，Int. J. Nanomanufacturing（accepted）
- W.J. Lu, G.F. Ding, Y. Wang, M. Deng, Z.W. Zhou, Fabrication and Electrochemical Characterization of Multi-walled Carbon Nanotubes Film on a Titanium Mesh Electrode，IET International Conference on Advanced Technology of Design and Manufacture（EI）(会议优秀论文), Beijing, China，November 24-26th, 2010
- Xuemei Cui， Guifu Ding， Yan Wang1, Wenjing Lu, Hui Shen1, The preparation, characterization and application of the CNTs modified electrode，Materials Science Forum(ICFNST 2011)，Kunming, China, September 28-29, 2011（accepted）
- 孙舒婧 王艳 丁桂甫 汪红，碳纳米管修饰电极对焦化废水中难降解有机污染物的降解性能研究，环境科学与技术，2011.3-5
- 陆闻静，丁桂甫，王艳，邓敏，周镇威，碳纳米管修饰电极的制备及其电化学敏感性研究，传感器与微系统，vol30，2011，5
- 崔雪梅，邓敏，王艳，丁桂甫，植布法制备镍基碳纳米管场发射阴极及其性能研究，功能材料，已接受
- 申请发明专利4项
- 多通道碳纳米管传感器及其制备方法，申请号：201010214415.0
- 一维纳米材料植入金属电极表面的方法，申请号：201010210005.9
- 用于MEMS领域的可图形化聚合物薄膜的制备方法，申请号：200910309152.9
- 金属纤维增强聚合物基体复合材料及其制备方法，申请号：201010244131.6
- 培养研究生4名
- 完成了CNT植布工艺在高性能动态血糖传感器开发研制中的应用试验