열 전력 (thermopower) 파도의 연구에서 화학 연료 및 다중 벽 탄소 나노 튜브의 하이브리드 복합 재료의 제조 및 평가

요약

열파동 실험을 수행하기 위한 프로토콜이 제시됩니다. 화학 연료와 마이크로/나노 구조 물질의 하이브리드 복합재의 합성, 열파 발생기의 제조 및 해당 물리적 현상을 측정하는 방법에 대해 설명합니다.

초록

연료 및 마이크로 / 나노 구조 물질의 혼성 복합체의 특정 위치에서의 화학 연료가 점화되면, 연소 화학 연료와 코어 재료 사이의 계면을 따라 발생한다. 동시에, 마이크로 / 나노 구조 물질에 걸쳐 열적 및 화학적 포텐셜 동적 변화는 고출력 전압 펄스 형태의 전하 전송에 의해 유발 수반 전기 에너지 발생을 초래한다. 우리는 합성에서 평가, 열 전력 (thermopower) 파 실험의 전체 과정을 보여줍니다. 열화학 기상 증착법 및 습식 함침 처리는 각각의 다층 카본 나노 튜브 어레이의 합성 및 피크르산 / 아 지드 화 나트륨 / 다중 벽 탄소 나노 튜브 혼성 복합체에 이용된다. 제조 된 하이브리드 복합 연결 전극 열 전력 (thermopower) 파 발생 장치를 제작하는 데 사용됩니다. 하이브리드 복합의 연소 레이저 가열 또는 주울 가열하고, 일에 의해 시작됩니다E 대응 연소 전파를 직접 전기 에너지 발생 및 실시간 온도 변화는 각각 고속 현미경 시스템, 오실로스코프 및 광 고온계를 이용하여 측정된다. 또한, 결정적인 전략 혼성 복합체의 전반적인 열 전력 (thermopower) 웨이브 에너지 전달을 향상 그들의 연소 개시의 합성에 채택 될 것이 제안된다.

서론

화학 연료는 매우 높은 에너지 밀도를 가지고 널리 macrosystems하는 Microsystems의 광범위한 애플리케이션에 유용한 에너지 원으로 사용되고있다. ^한 특히, 많은 연구자들은 차세대 마이크로 / 나노 시스템을위한 에너지 원으로서 화학 연료를 사용하기 위해 노력했다 기반 기술. ² 단, 마이크로 / 나노 극히 작은 공간에서 에너지 변환 컴포넌트를 통합하는데 어려움으로 인하여, 전기 에너지로 연료의 화학 변환에 근본적인 한계가있다. 따라서, 화학 연료의 연소는 주로 nanothermites 또는 마이크로 액츄에이터 등의 미세 / 나노 화학적 또는 기계적 에너지의 생산을 위해 사용되어왔다. ^1,3

열 전력 (thermopower) 파 - 새로 개발 에너지 변환 개념 -은 전기 에너지로 직접 연료의 화학 에너지로 변환하는 방법으로서 많은 주목을 받고어떤 변환 요소를 사용하지 않고 RGY. ^4,5- 열 전력 (thermopower) 파도 화학 연료의 혼성 복합체 및 마이크로 / 나노 구조 재료를 사용하여 생성 될 수있다. 혼성 복합체의 특정 위치에서의 화학 연료가 점화되면 ^(5)는 화학 물질 연소 따라 발생 화학 연료 및 마이크로 / 나노....

프로토콜

수직으로 정렬 된 다중 벽 탄소 나노 튜브의 합성 1. (VAMWCNTs)

1. 웨이퍼의 제조 및 촉매 층의 증착
   1. n 형 (100) 실리콘 웨이퍼를 준비합니다.
   2. 열 산화 또는 스퍼터링과 같은 다른 방법에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 250 nm 두께의 _SiO2 층을 증착. 가로로에서 1000 ° C에서 3 시간 20 분 동안 O ₂ 200sccm으로 주입한다.
   3. 그런가 ₂ 층에 층 (1000 W RF 전력) 소스와 10 nm 두께의 알 ₂ O ₃ (99.9 %)을 입금 멀티 스퍼터 등의 대량 알 ₂ O ₃ (99.9 %)를 사용합니다. 2 × ^10-2 밀리바의 증착 압력과 10 내지 / 분의 느린 증착 속도를 사용한다.
   4. 전자빔 증착기를 이용하여 소스로서 대량의 Fe (99.9 %)을 사용하고, _Al2O3의 층에 1 nm 두께의 Fe 층을 증착. 5 × ^10-6 Torr의 증착 압력과 0.1 내지 / 초 ~의 느린 증착 속도를 사용한다.
   5. 다이아몬드 스크 라이버를 사용하여 28mm × 15mm의 크기로 ....

결과

도 4a에 도시 된 바와 같이 열 전력 (thermopower) 파에 대한 코어 나노 구조 물질로서 MWCNT 정렬 된 어레이는, TCVD, ^11-13에 의해 합성 하였다. 성장 된 다중 벽 탄소 나노 튜브의 직경은 20 내지 30 나노 미터 (도 4b)이다. 피크르산 / 아 지드 화 나트륨 / 다중 벽 탄소 나노 튜브의 정렬 된 혼성 복합체는도 5a에 도시된다. 프로토콜 절에서 설명한 바와 같이,이 합성은, 습윤 함침 공정에 의해 ^(14)을 합성 하였다. 화학 연료 및 다중 벽 탄소 나노 튜브 사이의 인터페이스를 형성하기 위해서는, 피크르산은 MWCNT 내부 침투 어레이를 허용하도록, 아세토 니트릴 (저 - 표면 - 에너지 용매)에 용해시켰다. 또한,하면서 아 지드 화 나트륨은 쉽게 점화 얇은 코팅을 형성 DI 물에 용해시켰다. 화학 연료는 두 개의 화학 물질로 구성되었다 : 주요 화학 연료의 연.......

토론

열 전력 (thermopower) 웨이브 실험 프로토콜은 이상적인 열 전파뿐만 아니라 전기 에너지를 생성 할 수 중요한 단계를 포함한다. 먼저, 점화의 특정 위치와 해당 반응 전송은 열 전력 (thermopower) 파도로부터 에너지 변환을 제어하는​​데 상당한 요인이다. 혼성 복합체의 일단 점화 한 방향으로 코어 재료 및 화학 연료의 계면을 따라 연소를 유도 시작했다. 그러나, 임의의 다른 위치에서 점화 심재 내부 반대 방향으로의 전하 캐리어들의 소거뿐만 아니라 무질서 열전달 결과 양단에 옮겼다 양방향 열 전력 (thermopower) 파를 생성. 도 7a에 도시 된 바와 같이, 일단 점화 단일 극성의 전기 에너지를 생성; 단, 중심 위치에서 점화 출력 볼트 두 방향 연소 전파 및 무질서 극성 초래나이 (그림 7B). 또한, 열 전력 (thermopower) 파도 단일 극성 다섯 번 이상이었다 피크 출력 전압 이어진 전하의 소거없이 연속 열 파도에 의해 가속 된 전.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
4" N형 실리콘 웨이퍼	Unisill	4" Si-wafer
Al2O3		A-1008	99.9999% 순도
Fe	Sigma Aldrich	267945	99.9999% 순도
Ar	특수 가스	Ar(N60)	99.9999% 순도
C2H4	Seoul 특수 가스	C2H4	99.5% 순도
H2	Seoul 특수 가스	H2(N60)	99.9999% 순도
은 페이스트	Fujikura Kasei	D-550
피크르산	Sigma Aldrich	197378	> 98% 순도 고독성
아지드화	나트륨 시그마 알드리치	S2002	> 99.5% 순도
아세토니트릴	시그마 Aldrich	271004	99.8%
순도 전원 공급 장치	Mastech	HY3010
TCVD	Scientech	TCVD
오실로스코프	Tektronix	DPO2004B
고속 현미경 시스템	Phantom	V7.3

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