扫描电子显微镜下碳纳米管/铂金温度传感器的组装与测试

作     者：沈大明 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张永德

授予年度：2018年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：电子束融合 扫描电子显微镜 纳米操作机器人 温度传感器 碳纳米管 

摘      要：细胞的健康状态和各种生命活动伴随着细胞温度的变化,因此对单个细胞温度变化的研究具有重要意义。目前只能对细胞群的温度变化进行可靠的测量,但测量不够精确,而对单个细胞温度变化测量的过程中又对细胞存在较大损伤。本文立足于对单个细胞温度分布无损测量的需求,运用扫描电子显微镜和搭建的纳米操作系统,组装以碳纳米管为骨架附着铂金颗粒的纳米温度传感器。分析纳米操作器的操作空间,提出搭建策略、设计传感器各部分的连接方法,通过实验检验该传感器的可行性。提出碳纳米管/铂金温度传感器的组装与测试的总体方案。确定满足总体方案所运用的纳米操作机器人各组成部分的参数。应用扫描电子显微镜的工作原理,特点及其结构,在扫描电子显微镜下搭建了纳米操作系统。研究碳纳米管及附着金属的性能,并选用实验材料与辅助和测试设备。开发了纳米温度传感器组装过程中所需的几种关键技术。建立了纳米操作机器人的工作空间方程;理论分析了AFM探针拾取碳纳米管策略的可行性,并通过实验验证;理论分析电子束辐照融合连接碳纳米管方法的可行性,并对该方法设计验证实验。运用上述系统和技术组装出纳米温度传感器样机。设计了单探针原位与双探针非原位温度传感器搭建策略,并通过多次实验选择最优搭建策略;对搭建好的温度传感器进行拉断力实验,以确保温度传感器在测量过程中的可靠性;在碳纳米管表面附着铂金颗粒,并测量其导电性能的变化。通过实验数据分析来对碳纳米管/铂金温度传感器进行测评。多次实验测量温度传感器温度电阻关系,经过对实验结果处理、分析实验误差来源,可以分析传感器的重复性与抗漂移性,对比附着金属颗粒前后碳纳米管温度传感器的性能,为下一步研究奠定了基础。本文通过在扫描电子显微镜下运用纳米操作系统组装碳纳米管/铂金纳米温度传感器并对其进行了测试,为单个细胞温度分布情况的测试提供了技术手段。