Термокаталитический газовый сенсор на основе наночастиц палладия, синтезируемых методом искровой абляции

Abstract

Продемонстрирована возможность изготовления термокаталитических газовых сенсоров с каталитическим слоем на основе наночастиц палладия, синтезируемых методом искровой абляции с использованием слитков палладия чистотой 99,96 масс.% в качестве исходного материала. Для реализации сенсора использована коммерчески доступная МЭМС платформа на основе тонкой мембраны из стеклокерамики толщиной 50–60 мкм с интегрированным микронагревателем. Синтезированные наночастицы в составе устойчивых функциональных чернил с концентрацией порядка 25 масс.% наносились на обратную относительно микронагревателя сторону мембраны с помощью специализированного микроплоттера SonoPlot GIX Microplotter II. Полученная структура отжигалась при температуре 400 °C для удаления органического связующего из сухого остатка нанесенных чернил, в результате чего на поверхности мембраны формировался однородный слой каталитически активного материала толщиной около 3 мкм. Сенсор, реализованный на основе двух МЭМС платформ (одна – с каталитическим слоем, вторая – исходная (без слоя)), включенных в мостовую схему, демонстрирует высокую чувствительность к метану (50 мВ на 1% метана) при полной потребляемой мощности порядка 350 мВт, что сопоставимо с характеристиками коммерческих аналогов, производимых Figaro USA Inc., SGX Sensortech, Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co.

Keywords

• термокаталитический газовый сенсор
• искровой разряд
• палладиевые наночастицы
• функциональные чернила
• микроплоттерная печать