طراحی و ساخت نانوسنسور حساس به گازهای فرار بر پایه گرافن

چکیده:گرافن دارای استحکام مکانیکی بسیار خوب، موبیلیتی بسیار بالا به همراه نسبت سطح به حجم بالا دریچه¬ای به سمت استفاده از این ماده جهت سنسورهای گاز و بخار با سرعت و طول عمر بالا گشوده است. در این پژوهش گرافن به روش شیمیایی سنتز شد. در این روش ابتدا گرافیت به روش هامر اکسید شده و سپس توسط دو نوع احیاگر متفاوت هیدرازین و آنیلین، احیا شد. گرافن سنتز شده به روش¬های sem و xrd مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان داد که گرافن سنتز شده دارای ساختار تقریبا دو بعدی می باشد. فیلم¬های گرافن روی الکترودهای شانه¬ای پوشش داده شد. حساسیت هر دو نوع سنسور گرافنی احیا شده توسط هیدرازین و آنیلین برای گاز آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای ppm 5 گاز آمونیاک حساسیت 38 درصد و زمان پاسخ 6/7 دقیقه برای اکسید گرافن احیا شده توسط آنیلین است. در نهایت با استفاده از ساختار گرافن، می¬توان برای حس گازهای مختلف در مقیاس صنعتی بهره جست. در طول دو دهه¬ی گذشته، رشد بی¬سابقه¬ای در حوزه محصولات و خدماتی رخ داده است که اطلاعات بدست آمده از راه مانیتورینگ و اندازه¬گیری را، با استفاده از انواع مختلف سنسورها مورد استفاده قرار می¬دهند. فناوری سنسور در دامنه وسیعی از حوزه¬ها از آب و هوا گرفته تا پزشکی، بازگانی و صنایع کاربرد دارد. تکنولوژی سنسور به صورت یک عنصر کامل در توسعه محصولات و خدمات شناخته می¬شود. در حقیقت فناوری سنسور به صورت یک فناوری کلیدی با کاربردهایی با تنوع گسترده صنعتی و تحقیقاتی ظاهر شده است. سنسور گاز با توان مصرفی کم، کاربرد فراوان در خودروسازی و محیط زیست و صنایع غذایی و محیطهای خاص دارد. به همین جهت تحقیقات بی¬شمار میل به سمت کوچکسازی سنسور و کم توان بودن آنها انجام می¬شود. در این میان سنسورهای گاز حالت جامد بر پایه¬ی ماده حس کننده اکسید¬فلزی با گاف انرژی بزرگ، به علت توانایی آنها به شناسایی انواع گاز¬های سمی و ترکیبات آلی فرار ، مورد آزمایش فراوان قرار گرفته است. ولی با این وجود، اینگونه سنسورها، آنالیت مورد نظر را در دماهای بالا بویژه بین ?200 تا ?500 به طور موثر حس میکنند. از اینرو سنسورهای گاز اکسید¬فلزی توان مصرفی بالایی دارند(مصرف بین 200 میلی وات تا 1 وات). بنابراین امروزه تحقیقات به سمت سنسورهایی که در دمای اتاق کار¬میکنند و در نتیجه توان مصرفی کمی دارند میل می¬کند. در این خصوص نانو مواد کربنی بویژه گرافن جالب به نظر می¬رسند