课题基金基金详情
基于桥接式纳米结构敏感单元的纳电极集成检测微系统研究
结题报告
批准号:
51305265
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王艳
依托单位:
学科分类:
E0512.微纳机械系统
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁桂甫、杨卓青、陈文国、王桂莲、王昭瑜、王明
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中文摘要
纳米材料凭借独特的理化性质,已成为提升普通传感器性能的利器。如何构造合理的敏感单元结构,突破纳-微集成制造难题,建立集成检测微系统,是推进纳电极传感器走向实际应用的重要技术前提。桥接式纳米结构敏感单元能够通过桥接在测试电极两端的有限数量纳米材料实现目标物超高灵敏度检测,目前已成为纳电极传感器首选的敏感单元结构。然而,传统加工方法无法有效解决桥接纳米材料与金属电极界面弱结合的问题,更不能满足其批量化制备和集成化发展的需求,极大的制约了其集成检测系统的发展。本项目基于纳米材料/聚合物复合物薄膜,巧妙组合微加工工艺构造纳-微跨尺度集成工艺路线,在此基础上提出一种集采样、制样、检测及后处理功能于一体的桥接式纳电极集成检测微系统设计。项目将建立针对桥接式纳米结构单元制备的纳米材料分散操控和可控植入的理论设计方法,开展桥接式纳米结构单元集成制备和敏感机制功能化集成系统研究,并通过原型器件验证设计思想。
英文摘要
Nanomaterials can enhance ordinary sensor performance with unique physical and chemical properties. How to construct a reasonably sensitive cell structure, sovling nano-micro integrated manufacturing problems and establishing integrated detection micro-system are important technical prerequisites for advancing the nanoelectrodes sensor toward practical application. Ultra-high-sensitivity detection of the target material can be achieved by limited nanomaterial between the two test electrodes in bridge-nanostructures sensitive unit which has become the preferred nanoelectrodes sensor sensitive cell structure. However, the traditional methods can not effectively avoid weak bonding between the bridge nanomaterials and metal electrode. In addition, these methods can not meet the needs of the bulk of the preparation and the integrated development, which greatly restricts the development of the integrated detection system. In the present program, a nano-electrodes detection microsystem has been proposed based on a clever combination of nanomaterial/polymer composite film and nano-micro processing technology. This design includes sampling, sample preparation, detection and post-processing functionality. The theoretical design method will be constructed for control the dispersed nanomaterials and implanting process of the bridged nanostructure unit. How to integrate the bridged nanostructure unit and detection micro system will be developed based on the sensitive mechanism of the unit. Finally, the fabricated detection system will be tested and characterized for evaluating its overall performance.
碳纳米管被发现以来,因其优异物理性质、稳定的化学性质和优良的电学性能受到科学界的广泛关注,碳纳米管与传统材料相比有较大的比表面积,可为化学反应或者物理吸附提供充足的反应场所。碳纳米管因吸附不同气体而产生电学性能的变化,该特性为其应用于气体的检测系统的敏感单元提供了条件。课题组对利用微加工工艺将一维纳米材料碳纳米管应用于气体检测展开研究。课题组首先解决了一维纳米材料与毫米级基底材料结合力差的问题。开发单端植入电极基底的工艺,课题组首先利用无机材料水玻璃,将碳纳米管单端植入玻璃基底,制备了单端植入玻璃基底电极。该电极电化学性能稳定可靠,为检测分析碳纳米管与基底结合的可靠性,我们将单端植入玻璃基底电极至于强电场下,因碳纳米管与基底结合力牢固,该电极表面裸露的碳纳米管尖端展现了优异的场发射性能。基于将一维纳米材料植入基底表面,课题组又开发了基于微加工工艺的将一维纳米材料植入金属电极表面的方法,该方法不但有效解决了一维纳米材料与金属基底结合差的问题,还成功实现了基于微加工工艺的一维纳米材料单端植入金属基底的批量制造。该金属基单端植入碳纳米管电极具有优异的机械性能之外兼具稳定的电学性能,即使在大角度弯曲条件时仍能持续稳定的进行电子发射。基于上述碳纳米管单端植入的电极的研究,课题组进行将碳纳米管双端植入金属电极的工艺开发。课题组成功制备了垂直双端植入金属电极和水平双端植入金属电极,并成功将其应用于气体检测。最后,课题组利用碳纳米管水平双端植入金属电极作为敏感单元,同时集成微流道采样单元,制热取样单元和测试室单元的集成检测微系统,并对其气体敏感性进行了测试。制备的传感器具有良好的敏感性和可重复性,该系统展现了良好的应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Heat removal capacity enhanced micropin array heatsink with optimised pin heightand inlet–outlet positions
散热能力增强的微针阵列散热器,具有优化的针高度和入口-出口位置
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Micro & Nano Letters
影响因子:1.3
作者:王艳
通讯作者:王艳
Heat transfer and friction characteristics of the microfluidic heat sink with variously-shaped ribs for chip cooling.
微流体散热器的传热和摩擦特性,带有形状的肋骨用于芯片冷却。
DOI:10.3390/s150409547
发表时间:2015-04-22
期刊:Sensors (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Wang GL;Yang DW;Wang Y;Niu D;Zhao XL;Ding GF
通讯作者:Ding GF
Design, fabrication and measurement of a microchannel heat sink with pin-fin array and optimal inlet position for alleviating the hot spot effect
具有针翅阵列和最佳入口位置的微通道散热器的设计、制造和测量,以减轻热点效应
DOI:--
发表时间:2014
期刊:J. Micromech. Microeng
影响因子:--
作者:Yan Wang;Guifu Ding;Yunna Sun;Guilian Wang
通讯作者:Guilian Wang
Nickel based carbon nanotube flexible field emitter with high stability for X-ray generation
用于 X 射线产生的高稳定性镍基碳纳米管柔性场发射器
DOI:--
发表时间:2017-11
期刊:Materials Research Express
影响因子:2.3
作者:Wang Yan;Liu Rui;Deng, Min;Ding Gui Fu
通讯作者:Ding Gui Fu
Flexible Field Emitter for X-ray Generation by Implanting CNTs into Nickel Foil.
通过将CNT植入镍箔中,用于X射线生成的灵活场发射器。
DOI:10.1186/s11671-016-1598-z
发表时间:2016-12
期刊:Nanoscale research letters
影响因子:--
作者:Sun B;Wang Y;Ding G
通讯作者:Ding G
SphK1促进肺血管内皮细胞焦亡在机械通气致肺血管屏障功能障碍中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82002070
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
ER-EMT/CSC通路在大气细颗粒物有机组分致肺癌风险中的作用机制
  • 批准号:
    21777100
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
基于人胚胎干细胞的环境内分泌干扰物低剂量暴露胚胎毒性评价模型的研究
  • 批准号:
    21577091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
入侵植物化感抑藻物质及作用机制的研究
  • 批准号:
    21077074
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
荒漠苔藓耐干性相关蛋白质的研究
  • 批准号:
    30470918
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    王艳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金