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단일벽 탄소나노튜브 기초 나노복합체 코팅으로 층상 표면음향파 가스센서

전문가 제언: ○ 환경모니터링, 화학기술, 의학적 응용, 안전 및 식품 조절의 분야에서 가스농도 측정을 위한 보다 정확하고 값싼 감지시스템이 강력히 요구된다. 성능이 증강된 센서시스템은 적절한 전자의 계면을 따라 고도로 민감한 물질과 효율적인 변환기로 작용되어야 한다. 화학센서의 가스검출기능을 향상시키기 위하여 특수한 나노크기 구조 때문에 높은 가스감도를 갖는 새로운 나노물질 센서를 개발하는 것이 최근 경향이다.

○ SnO2, In2O3, MoO3, WO3 및 TiO2의 반도성 금속산화물과 귀금속인 Pd를 사용하여 나노구조를 합성하고 이를 가스감지 응용에 대하여 연구되었는데, 이 물질들의 큰 표면적과 다공성은 감지메커니즘에서 중요한 역할을 한다. 탄소로 이루어진 나노구조들을 대상으로 연구한 결과 탄소나노튜브는 고감도와 빠른 응답을 갖는 나노척도 분자센서로 가스분자의 검출에 유용한 물질인 것이 밝혀졌다.

○ SWCNTs는 속빈구조, 높은 부피 대 표면적 비, 1차원적 튜브형 나노구조, 높은 전자이동도 및 높은 화학반응성과 같은 탁월한 성질을 가진 아주 유망한 가스 감지물질이다. 고성능의 탄소나노튜브 필름으로 이루어진 전기전도도법 가스센서는 가스노출에 의한 전도성변화의 거동은 흡수된 가스분자와 탄소나노튜브 간의 전하이동 모델에 근거되었다.

○ 호스트-매트릭스에 SWCNT를 삽입해서 나노복합체 층을 만들면 높은 감지성능을 갖는 기능성 나노물질이 된다. LB 기법은 SWCNT-충전제의 맞춤함유물을 가진 SWCNT-기초 나노복합체 필름을 생성하는데 성공적으로 사용되었다. 표면음향파(SAW) 변환기는 낮은 ppb 범위의 검출한계를 가진 표적가스감지를 가능하게 했다.

○ SWCNT를 삽입하여 만든 나노복합체와 집적된 층상 SAW 가스센서는 음향전기 효과를 이용한 우세한 SAW 응답으로 다양한 농도범위의 H2, NH3, NO2은 물론 유기물질 증기들도 검출할 수 있다. 다른 최적의 기질들의 선택과 나노복합체 코팅 두께조절로 다양한 감지 대상물질에 대한 고성능 센서로의 확대가 가능하며 따라서 실용성의 산업화가 크게 기대된다.

저자: M. Penza, P. Aversa, G. Cassano, W. Wlodarski, K. Kalantar-Zadeh
자료유형: 학술정보