РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОВОДИМЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЦКП «МИКРОСИСТЕМНАЯ ТЕХНИКА И МУЛЬСЕНСОРНЫЕ МОНИТОРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ»
Результаты научных исследований, проводимых с использованием технологического оборудования ЦКП «Микросистемная техника и мульсенсорные мониторинговые системы», были опубликованы в более чем ста статьях в журналах, входящих в список ВАК, 18-ти статьях в журналах, входящих в базу данных Scopus, 14-ти статьях в журналах, входящих в базу данных Web of Science, в восьми монографиях, 10 патентах и свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ,
Результаты исследований были представлены в более, чем ста докладов на российских и международных конференциях.
За время проведения научных исследований было выполнено более десятка НИР, грантов, муниципальных контрактов на сумму более, чем 35 млн.руб.
Гранты и хоздоговорные работы, выполненные с использованием оборудования ЦКП МСТИС
Название | Руководитель | Срок | Источник финансирования, вид проекта, номер проекта | Объем финансирования, тыс. руб. |
«Разработка и исследование микросистемных мультисенсорных устройств для мониторинга экологических и технологических сред» | Королев А.Н. (1-4 этап)
Петров В.В. (5 этап) |
2009-2011 | ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» | 15000,0 |
«Разработка технологии формирования наноструктурированных материалов и гибридных сенсорных систем на их основе» | Петров В.В. | 2012 | ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» | 3000,0 |
«Разработка автоматизированной системы мониторинга для контроля и прогнозирования состояния окружающей среды» | Петров В.В. | 2012 | ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» | 3000,0 |
«Разработка городской автоматизированной системы экологического мониторинга состояния окружающей среды г.Таганрога» | Королев А.Н. | 2009 — 2012 | Муниципальный контракт Администрации г.Таганрога | 370,0 |
Разработка теоретических основ формирования пленок нанокомпозитных материалов для сенсоров, исследование их свойств и механизмов чувствительности | Милешко Л.П. | 2013 | Внутренний грант ЮФУ | 1380,0 |
Разработка основ функционирования высокочувствительного мультисенсорного газоаналитического устройства, интегрируемого в системы управления | Плуготаренко Н.К. | 2013 | Внутренний грант ЮФУ | 1200,0 |
«Разработка научно-технологических основ управляемого синтеза функциональных металлополимерных и сегнетоэлектрических композиционных наноматериалов» | Мясоедова Т.Н. | 2014-2015 | Базовая часть государственного задания Минобрнауки России | 2674,0 |
«Разработка функциональных элементов электроники на основе композиционных металлполимерных наноматериалов» | Петров В.В. | 2014-2016 | ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы»
Индустриальный партнер
Софинансирование ЮФУ |
6800,0
750,0
2250,0 |
Всего: | 36424,0 |
Научные результаты, полученные при использовании оборудования ЦКП МСТИС
Разработаны технологические основы формирования пленок нанокомпозитных материалов составов SiO2SnOxАgОУ, SiO2SnOxCuОУ, SiO2CuОУ, SiO2-УНТ, SiO2SnOx –УНТ с заданными свойствами.
На основе комплексного исследования структуры и электрофизических свойств пленок материалов составов SiO2SnOxАgОУ, SiO2SnOxCuОУ, SiO2CuОУ, SiO2-УНТ, SiO2SnOx –УНТ определено, что они являются нанокомпозитными и состоящими из аморфных оксидов кремния (SiOx при температуре отжига 623К и SiO2 при температуре отжига выше 673К) в объеме которых у материалов состава SiO2SnOxАgОУ, SiO2SnOxCuОУ, SiO2CuОУ находятся равномерно распределенные нанокристаллиты оксидов и силикатов металлов, а в пленках составов SiO2SnOx –УНТ и SiO2-УНТ находятся, соответственно, УНТ и нанокристаллиты оксидов олова, и УНТ.
Определены технологические режимы изготовления твердотельных сенсоров аммиака на основе ГЧМ состава SiO2SnOxAgOy функционирующих при рабочих температурах нагрева ГЧМ 20-35 0С. Коэффициент газочувствительности сенсоров составляет 0,14 при концентрации аммиака 250 ppm. Предел обнаружения составляет 1 ppm, время отклика 30 с, а время восстановления 300 с.
Определены технологические режимы изготовления твердотельных сенсоров диоксида азота на основе ГЧМ состава SiO2SnOxCuOy SiO2CuOy и SiO2SnOx-УНТ, функционирующих при рабочих температурах 50-2000С. Предел обнаружения NO2 разработанных сенсоров составляет порядка 1,0 ppm, время отклика 10-50 с, а время восстановления 20-80 с.
Разработаны конструкции сенсоров газов для ГЧМ с разным удельным сопротивлением с размерами кристаллов сенсоров от 10х10х0,38мм3 до 12х15х0,38мм3 и технологические операции изготовления твердотельных сенсоров аммиака и диоксида азота в разных конструктивных исполнениях.
Разработана конструкция и изготовлен лабораторный экземпляр мультисенсорной системы измерения и обработки данных с использованием массива сенсоров газов.
Разработана технология формирования материала пленок чувствительного слоя неподогревных сенсоров NO2, Сl2, NH3, CO на основе кобальт- и медьсодержащего полиакрилонитрила и изготовлены лабораторные образцы сенсоров газов.
Сформирована база данных функциональных характеристик сенсоров газов на основе полиакрилонитрила и предложен алгоритм построения математических моделей зависимостей физико-химических свойств и функциональных характеристик металлсодержащего полиакрилонитрила от технологических параметров их формирования
Разработаны математические модели зависимости значений удельного сопротивления пленок серебро-, кобальт- и медьсодержащего полиакрилонитрила от технологических режимов формирования материала пленок, позволяющие с погрешностью не хуже 10% определять удельное сопротивление пленок формируемых из растворов нитрата серебра, хлоридов кобальта и меди. Сформированы пленки с заданными значениями удельного сопротивления, обладающие более высокими газочувствительными свойствами.
Диссертации, защищенные с использованием оборудования
ЦКП МСТИС
Год | Автор | Тема диссертации | Искомая степень | Научный руководитель |
2006 | Назарова Т.Н. | Разработка и исследование газового сенсора на основе тонкопленочных материалов состава SiO2SnOxAgOy | К.т.н. | Королев А.Н. |
2006 | Плуготаренко Н.К. | Исследование процессов формирования по золь-гель технологии сенсорных элементов на тонких пленок состава SiO2SnOx | К.т.н. | Королев А.Н. |
2008 | Аль-Хадрами Ибрахим Сулейман Абдулла (Оман) | Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе полиакрилонитрила и соединений меди | К.т.н | Королев А.Н. |
2008 | Светличная Л.А. | Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе анодных оксидных пленок меди | К.т.н. | Королев А.Н. |
2009 | Копылова Н.Ф. | Разработка технологии изготовления и исследование свойств нанокомпозитного материала состава SiO2SnOxСuOy и характеристик сенсора газа на его основе | К.т.н. | Петров В.В. |
2010 | Милешко Л.П. | Разработка и исследование технологических основ формирования легированных анодных пленок диоксида кремния | Д.т.н. | Королев А.Н. |
2012 | Петров В.В. | Технологические основы создания твердотельных сенсоров газов на основе нанокомпозитных
оксидных материалов |
Д.т.н. | Королев А.Н. |
2012 | Пин Лу (Китай) | Разработка технологии изготовления и исследование характеристик сенсоров диоксида азота и хлора на основе пленок полиакрилонитрила | к.т.н. | Петров В.В.
Королев А.Н. |
2013 | Кравченко Е.И. | Исследование функциональных характеристик сенсоров газов на основе газочувстви-тельных материалов с рабочими температу-рами 20-200оС | к.т.н. | Петров В.В. |
2013 | Коноваленко С.П. | Разработка технологии изготовления и исследование характеристик неподогревных сенсоров газов на основе кобальт – и медьсодержащего полиакрилонитрила | к.т.н. | Петров В.В. |
2014 | Бедная Т.А. | Моделирование функциональных
характеристик сенсоров газа на основе полиакрилонитрила |
к.т.н. | Петров В.В. |
2016 | Коваленко Д.А. | Разработка технологических основ создания сенсоров физических величин на основе сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца | к.т.н. | Петров В.В. |
2016 | Моисеева Т.Н. | Разработка технологических основ формирования гибких электродов суперконденсаторов на основе
полианилина, модифицированного соединениями кремния и циркония |
Принята к защите в диссертационный совет | Петров В.В. |
Публикации, выполненные при использовании оборудования ЦКП МСТИС
Монографии
- Петров В.В., Плуготаренко Н.К., Королев А.Н., Назарова Т.Н. Технология формирования нанокомпозитных материалов золь-гель методом. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. – 156 с.
- Плуготаренко Н.К., Петров В.В., Милешко Л.П., Гапоненко Н.В. Поверхностные свойства пленок нанокомпозитных материалов. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012. – 100 с.
- Семенистая Т.В., Петров В.В., Бедная Т.А.. Энергоэффективные сенсоры газов на основе нанокомпозитных органических полупроводников// Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013 , 135с.
- Мясоедова Т.Н., Плуготаренко Н.К., Петров В.В. Технологические
особенности синтеза и свойства медьсодержащих композитных мате-
риалов. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2014. – 103 с.
- Семенистая Т.В., Петров В.В. Металлсодержащий полиакрилонитрил: состав, структура, свойства. — Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015.-169с.
Статьи в журналах, входящих в базу данных Scopus:
- N., Yalovega G.E., Shmatko V.A., Funik A.O., Petrov V.V. SiO2CuOx films for nitrogen dioxide detection: Correlation between technological conditions and properties// Sensors and Actuators B.- 2016.- v.230.-p. 167–175. http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2016.02.044
- Kovalenko, D.A., Petrov, V.V. Researches of the internal mechanical stresses arising in Si-SiO2-PZT structures//Journal of Nano- and Electronic Physics 2015.-V.7 -N3.
- Semenistaya T.V., Plugotarenko N.K., Petrov V.V. Multifractal Detrended fluctuation Analysis in Examining Surface Properties of the Gas-Sensing Metal-Containing Polyacrylonitrile// Modern Applied Science; 2015.-Vol. 9, N.11;P.213-221. http://ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/47895/28786
- Semenistaya T.V., Petrov V.V., Bednaya T.A., Zaruba O.A. Gasoline vapor sensor based on Cr-containing polyacrylonitrile nanocomposite films through artificial neural networks application // Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2. №. 1. P. 77-84. doi: 10.1016/j.matpr.2015.04.011
- ShmatkoA., Yalovega G.E., Myasoedova T.N., Brzhezinskaya M.M., Shtekhin I.E., Petrov V.V. Influence of the surface morphology and structure on the gas-sorption properties of SiO2CuO x nanocomposite materials: X-ray spectroscopy investigations//Physics of the Solid State.- 2015., V. 57, Is. 2, pp 399-406. http://link.springer.com/article/10.1134/S1063783415020328
- Semenistaya T.V., Petrov V.V., Kalazhokov Kh.Kh., Kalazhokov Z.Kh., Karamurzov B.S., Kushkhov Kh.V., Konovalenko S.P.. Study of the properties of nanocomposite cobalt-containing IR-pyrolyzed polyacrylonitrile films // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2015, Vol. 51, No. 1, pp. 9–17. http://link.springer.com/article/10.3103/S1068375515010147
- Semenistaya T., Plugotarenko N and Petrov V. A Monte-Carlo method for simulating drying temperature of the gas-sensing material based on polyacrylonitrile // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vols. 727-728. pp 145-149. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.727-728.145
- Myasoedova T. N., Petrov V.V., , Plugotarenko N. K., Sergeenko D.V., Yalovega G. E., Brzhezinskaya M.M., Shishlyanikova N. SiO2ZrO2 Thin Films as Low Temperature NO2 and O3 Sensors// Advanced Materials Research, 2015, V. 1088, pp 81-85. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1088.81
- Myasoedova N., Yalovega G.E., Plugotarenko N.K., Brzhezinskaya M., Petrov V.V., Moiseeva T.A., Shmatko V.A. CuOX Films for NO2 Detection: Microstructural Characterization// Applied Mechanics and Materials, 2014,V.481, p.133-136 http://www.scientific.net/AMM.481.133
- Myasoedova N Yalovega G.E., Petrov V.V., Zabluda O.V., Shmatko V.A., Funik A.O. Properties of SiO2CuOx films for nitrogen dioxide detection// Advanced Materials Research, 2013,v. 834-836, p.112-116
- FalcharyM., Plugotarenko N.K., Petrov V.V. Simulation of formation process of conductive organic polymeric materials for gas sensor systems// Advanced Materials Research, 2013, v. 838-841, p.3273-3276.
- Kravchenko E.I., PetrovV.V. Air monitoring by means of electronic nose// Advanced Materials Research, 2013, v. 864-867, p.908-912
- Semenistaya T., Petrov V, Ping Lu, Nanocomposite of Ag-Polyacrylonitryle as a Selective Chlorine Sensor. Advanced Materials Research Vol. 804 (2013), pp 135-140.
- Vorobiev E., Petrov V., Shishlianikova E. Manufacture and Analysis of gas-Sensitive Elements Based on Polypyrrole and Its Compounds with Nickel ions. Advanced Materials Research Vols. 804 (2013), pp 67-73.
- Plugotarenko N. K., Petrov V. V. , Ivanetz V. A., Smirnov V. A. Investigation of the Formation of Fractal Structures in SiO2 ⋅ SnOx ⋅ CuOy Thin Films Prepared by the Sol–Gel Method//Glass Physics and Chemistry, 2011, Vol. 37, No. 6, pp. 590–595. http://www.springerlink.com/content/p68m3l570757m300/
Статьи в журналах из списка ВАК:
- Коваленко Д.А., Петров В.В. Исследование электрофизических свойств пленок цирконата-титаната свинца, сформированных на окисленных кремниевых подложках // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2- 2; URL: science-education.ru/129-22498 (дата обращения: 01.11.2015).
- Семенистая Т.В., Петров В.В., Коноваленко С.П. Моделирование электрофизических свойств и коэффициента газочувствительности пленок медьсодержащего полиакрилонитрила // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2014. № 2. Т. 66. С. 116-121.
- Шматко В.А., Яловега Г.Э., Мясоедова Т.Н., Бржезинская М.М., Штехин И.Е., Петров В.В. Влияние морфологии и структуры поверхности на газсорбирующие свойства нанокомпозитных материалов SiO2CuOx : исследования рентгеноспектральными методами// Физика твердого тела, 2015, том 57, вып. 2. С.380-387.
- Бедная Т. А., Коноваленко С. П., Семенистая Т. В., Петров В. В., Королев А. Н. Газочувствительные элементы сенсора диоксида азота и хлора на основе кобальтсодержащего полиакрилонитрила. // Известия высших учебных заведений. Электроника. – 2012. – № 4(96). – С. 66 – 71.
- Кравченко Е.И., Назарова Т.Н., Петров В.В., Сергиенко Д.В. Исследование физико-химических, электрофизических свойств и газочувствительных характеристик нанокомпозитных пленок состава SiO2ZrOx// Нано- и микросистемная техника №2, 2012 с.38-42.
- Плуготаренко Н.К., Петров В.В., Иванец В.А., Смирнов В.А. Исследование образования фрактальных структур в тонких пленках состава SiO2SnOxCuOy, полученных золь-гель методом//Физика и химия стекла, т.37. вып.6, 2011.-С.813-820.
- Кравченко Е.И., Петров В.В., Рыжук Р.В. Устройство для исследования эксплуатационных и электрофизических свойств материалов мемристоров// Фундаментальные исследования,2012 № 11, ч.2.- С.416-419.
- Мясоедова Т.Н., Моисеева Т.А., Петров В.В., Кошелева Н.Н. Разработка технологии формирования оксидных материалов для мемристорных структур //Фундаментальные исследования, 2012 № 11, ч.2.- С.447-449.
- Абрамова А.Г., Плуготаренко Н.К., Петров В.В., Маркина А.В. Системный подход к разработке концепции экологического мониторинга промышленных городов// Инженерный вестник Дона,- -№4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Коваленко Д.А., Петров В.В. Разработка сенсоров на основе сегнетоэлектрических пленок для гибридных сенсорных систем// Инженерный вестник Дона,- -№4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Коноваленко С. П., Бедная Т. А., Семенистая Т. В., Петров В. В., Мараева Е.В. Разработка технологии получения неподогревных сенсоров газа на основе полиакрилонитрила для гибридных сенсорных систем// Инженерный вестник Дона,— №4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Надда М.З., Петров В.В., Шихабудинов А.М. Исследование свойств нанокомпозитного материала для высокочувствительных сенсоров диоксида азота// Инженерный вестник Дона,- -№4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- МясоедоваТ.Н., Заблуда О.В., Петров В.В., Хучунаев А.Б. Исследование стабильности отклика по отношению к оксиду углерода (II) сенсорного элемента на 4. базе материала состава SiO2SnOxCuOy// Инженерный вестник Дона,— №4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Моисеева Т. А., Мясоедова Т.Н., Петров В.В., Кошелева Н.Н. Разработка газочувствительного элемента на основе пленок оксидов меди для датчика аммиака// Инженерный вестник Дона,- -№4 ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Кравченко Е.И., Петров В.В., Стегленко Д. Бычкова А.С. Исследование свойств газочувствительных материалов состава SiO2SnOxCuOy, используемых в сенсорах газов мультисенсорной системы мониторинга атмосферного воздуха// Инженерный вестник Дона,- -№4, ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Кравченко Е.И., Петров В.В. Варежников А.С. Разработка методики распознавания образцов газовых смесей с помощью мультисенсорной системы мониторинга // Инженерный вестник Дона,- -№4, ч.2.(http://ivdon.ru/).
- Сергиенко Д.В., Петров В.В., МясоедоваТ.Н., Коробкова А.И. Разработка технологии получения высокочувствительных газовых сенсоров на основе оксида циркония для гибридных сенсорных систем// Инженерный вестник Дона,- -№4 ч.2. (http://ivdon.ru/).
- Коваленко Д.А., Петров В.В., Клиндухов В.Г. Исследование влияния технологических параметров формирования тонких пленок цирконата-титаната свинца на их структурные и электрофизические свойства // Известия ЮФУ. Технические науки, 2014, №9. С.124-132.
- Петров В.В., Воробьев Е.В., Арутюнов К.К. Разработка технологии изготовления функциональных элементов электротехники// Известия ЮФУ. Технические науки, 2014, №9. С.171-178.
- Коваленко Д.А., Петров В.В., Клиндухов В.Г. Разработка датчика динамических деформаций на основе сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца// Известия ЮФУ.Технические науки, 2014, №4. С.184-190.
- Семенистая Т. В., Петров В. В., Ладыгина А.А. Энергоэффективные датчики газа на основе нанокомпозитных материалов металлсодержащего полиакрилонитрила// Известия ЮФУ.Технические науки, 2014, №4. С.219-230.
- Бедная Т. А., Семенистая Т. В., Петров В. В.Моделирование физико-химических свойств материалов на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила с различными модифицирующими добавками//Известия ЮФУ.Технические науки, 2013, №8. С.135-143.
- Сергиенко Д.В., Петров В.В., Мясоедова Т.Н., Плуготаренко Н.К. Влияние параметров морфологии поверхности на газочувствительные свойства материалов состава SiO2ZrOx//Известия ЮФУ.Технические науки, 2013, №8. С.162-166.
- Бедная Т. А., Семенистая Т. В., Петров В. В. Создание сенсора газа на основе кобальтсодержащего полиакрилонитрила с использованием нейросетевого подхода// Известия ЮФУ.Технические науки, 2013, №9. С.191-197.
- Петров В.В., Плуготаренко Н.К., Вороной А.А. Исследование морфологии поверхности пленок наноразмерного материала SiO2SnOx, полученного золь-гель методом// Известия ЮФУ. Технические науки, 2012, № 1, Таганрог, Изд-во ТТИ ЮФУ. С. 58-62.
- Назарова Т.Н., Петров В.В., Заблуда О.В., Яловега Г.Э., Смирнов В.А., Сербу Н.И. Исследование физико-химических и электрофизических свойств материалов состава SiO2 CuOx// Известия ЮФУ. Технические науки. 2011.-№1.-с.103-108.
- Петров В.В., Назарова Т.Н., Копылова Н.Ф., Вороной А.А. Исследование процесса получения и свойств наноразмерного материаласостава SiO2SnOxCuOy для сенсора газа. // Известия ЮФУ. Технические науки, 2011, № 4, Таганрог, Изд-во ТТИ ЮФУ. С. 123-128.
Патенты:
- Королёв А.Н., Аль-Хадрами Ибрахим С. А., Семенистая Т.В., Карпачёва Г.П., Земцов Л.М., Логинова Т.П, Петров В.В., Назарова Т.Н. Способ получения газочувствительного материала для сенсора диоксида азота// Патент на изобретение №2415158 от 27.03.2011г. Опубликовано 27.03.2011г Бюл.№9.
- Полуянович Н.К., Петров В.В., Дубяго М.Н. Способ определения газочувствительных характеристик и электрофизических свойств газочувствительного элемента в частотной области // Патент на изобретение № 2439547 от 10.01.2012г . Заявка на патент № 2010128711, приоритет от 09.07.2010г. Положительное решение от 11.07.2011
- Полуянович Н.К., Петров В.В., Притула А.Н., Дубяго М.Н. Устройство для определения электрофизических, физико–химических свойств и газочувствительных характеристик наноразмерных материалов // Патент №104731 от 20.05.2011г Заявка на патент 2010148267, приоритет от 25.11.2010.
- Бедная Т.А., Петров В.В. Программный комплекс автоматизации построения регрессионных моделей по данным нейросетевого анализа// Св-во об официальной регистрации программ для ЭВМ №213661288 от 05.12.2013
- Попова О.В., Марьева Е.А., Клиндухов В.Г., Петров В.В. Способ модифицирования поверхности титана// Патент №2516142 RU МПК С25D9/06 С25D 11/26 Заявка №2012135014/02. Опубл.20.05.2014. Бюл.№14. Приоритет 15.08.2012г. Положительное решение от 02.07.2013г
- Коваленко Д.А., Клиндухов В.Г., Петров В.В. Датчик статического электричества. Патент на полезную модель №147601 от 09 октября 2014г. Заявка №2014106679 от 21.02.2014г. Опубл. 10.11.2014г. Бюл.№31