نانو حسگرهای گازی دارای نانو مواد کربنی و هدایت الکتریکی مبتنی بر (کربن بلک Carbon black) بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


نکته: خــواص مختلف نانو مــواد کربنی، نظیر ویژگی های نــوری و الکتریکی موجب شــده تا از این مواد برای ساخت حسگر استفاده شود. نانو سنــسورهای گازی  که در اثر وجود ماده هدف، جریان الکتریکی عبوری از آنها دستخوش تغییر میشود.

در ایــن حســگرها، کربنبلک درون یک پلیمر عایق متفرق شــده و با این کار هدایت الکتریکی فیلم تأمین میشــود. درصورت وجود گاز/بخار مورد نظر، پلیمر متورم شده و در نهایت هدایت الکتریکی/مقاومت پلیمر دستخوش تغییر میشود. با اســتفاده از یک حلال مناسب، ویسکوزیته پلیمر/کربنبلــک carbon black به نحو مطلوبی تنظیم میشــود و در ادامه، این پلیمر روی ســطح الکترود صافی الگودهی میشود. برای قرار دادن پلیمر روی سطح الکترودها روشهای مختلفی، نظیر پوشش دهی اسپینی و قطره ای اعمال شده و در نهایت پوشش خشک میشود. تغییرات هدایت الکتریکی در نانو سنسور های گازی بر حســب درصد کربن بلک، Carbon black میباشد.

در صورتی که مقــدار کربنبلک carbon black در نانو سنسور کم باشــد، کامپوزیت عایق خواهد شــد که دلیل این امر عدم اتصال میان ذرات رسانا در بدنه کامپوزیت است. با افزایش مقدار کربنبلــک در پلیمر، مقاومت الکتریکی پلیمر به صورت نمایی کاهش می‌یابد. با افزایش غلظت کربنبلک و رسیدن آن به نقطه انتقال، بر اساس حد نفوذ، اتصال برقرار میشود. درصورت وجــود بخار/گاز موردنظــر، پلیمر متورم شده و مقدار هدایت/مقاومت الکتریکی تغییر میکند، این تغییر برای شناســایی گاز مورد اســتفاده قرار میگیرد. 

نتیجه گیری: 

در نانو حسگرهای گازی دارای نانو مواد کربنی و هدایت الکتریکی مبتنی بر (کربن بلک Carbon black)سیگنال های مقاومت الکتریکی از این آرایه ها خارج شــده و با استفاده از یک سیستم اســتاندارد مورد ارزیابی قرار میگیرد. و هدف این اســت که بتــوان حضــور بخارات مختلف از حلال های آلی را شناسایی کرد. این راهبرد را میتوان با سیســتم های نرم افزاری و ســخت افزاری مختلف ترکیب کرد و در نهایت حســگر های کامپوزیــت پلیمر/کربن ممکن اســت در اثر کهولت ماتریکس پلیمری یا تغییر مکان ذرات کربنبلک،carbon black دچار تعلل در پاسخ دهی به محرک خارجی شــوند. تغییر مــکان ذرات یا کهولت ماتریکس موجب تغییر مســیر نفوذ میشــود. این تغییر چیدمان در نتیجه تورم و چروکیده شــدن مکرر ماتریکس پلیمری در اثر استفاده مکرر از حسگر اتفاق میافتد.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)