به گزارش ایسنا، مهسا سوری، دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با هدایت و راهنمایی دکتر حسین سالار آملی و دکتر یدالله یمینی طرحی را با عنوان و ساخت «حسگر گازی بر پایه نیمههادیهای پرووسکایتی نانو ساختار دوپ شده برای اندازهگیری گزینشی فرمالدهید» اجرایی کردند.
سوری، پژوهشگر این طرح، با اشاره به اهداف تحقیق گفت: هدف از انجام این پژوهش، طراحی و ساخت حسگر گازی مبتنی بر نیمههادیهای پرووسکایتی نانوساختار دوپ شده، به منظور شناسایی گزینشی گاز فرمالدهید بود.
وی فرمالدهید را ترکیبی آلی و فرّار دانست که در بسیاری از صنایع از جمله ساختمانسازی، نساجی، آرایشی-بهداشتی، صنایع چوب، سیگار و حتی تجهیزات بیمارستانی به کار میرود
وی افزود: این ماده با وجود بیرنگ و بیبو بودن، خطرات جدی برای سلامت انسان دارد؛ از جمله سردرد، آسم، حساسیت پوستی و حتی سرطان.
سوری خاطرنشان کرد: سازمان بهداشت جهانی (WHO) مقدار آستانه مواجهه با فرمالدهید را ۸۱ ppb اعلام کرده است و از سوی دیگر این ماده به عنوان یک نشانگر زیستی برای تشخیص زودهنگام سرطان ریه نیز به شمار میرود به همین دلیل، طراحی حسگرهایی با دقت بالا و هزینه پایین برای شناسایی این گاز اهمیت ویژهای دارد.
وی گفت: در این پژوهش، حسگر گاز بر پایه نیمههادی پرووسکایتی SmFeO₃ طراحی شد و با آلایش ۱.۵ درصد ایندیوم و دستیابی به ساختار سهبعدی متخلخل، امکان شناسایی دقیق فرمالدهید با حساسیت بسیار بالا فراهم شد.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: ساختار سهبعدی متخلخل حسگر که به شکل موم زنبور عسل طراحی شد، باعث افزایش سطح تماس و تسهیل در انتشار گاز شده و در نتیجه حساسیت حسگر به میزان چشمگیری افزایش یافته است. این ساختار با استفاده از قالب پلیمری به دست آمد.
وی اظهار کرد: در آزمایشهای عملکردی، این حسگر توانست نسبت به ۱۰ ppm فرمالدهید، پاسخ بالای ۹.۰۵ را در دمای ۲۱۰ درجه سانتیگراد نشان دهد؛ رقمی که حدود هشت برابر بالاتر از نمونه مرجع است.
این پژوهشگر گفت: مراحل اجرای طرح از طراحی و ساخت محفظه اندازهگیری گاز آغاز شد. محفظهای مناسب با دریچههای ورودی و خروجی، تجهیزات کنترل دما، رطوبت، اندازهگیری مقاومت و سیستم همگنسازی گاز طراحی شد و سپس ترکیبات نیمههادی مختلف سنتز و بهینهسازی شدند.
وی یکی از مهمترین چالشهای این پروژه را طراحی و ساخت محفظه اندازهگیری گاز با حداقل امکانات و بدون نمونه آماده دانست و یادآور شد: برخلاف کشورهای دیگر که به تجهیزات پیشرفته صنعتی دسترسی دارند، ما با بهرهگیری از خلاقیت و منابع محدود، تجهیزات را طراحی و عملیاتی کردیم.
سوری درخصوص اهمیت کاربردی این طرح گفت: نتایج این تحقیق میتواند نقش مهمی در توسعه صنعت ساخت حسگرهای گاز در ایران داشته باشد. تاکنون، در ایران فعالیت چشمگیری در حوزه حسگرهای گاز، به ویژه حسگر فرمالدهید برای کاربردهای پزشکی و کیفیت هوای منازل انجام نشده است.
وی ادامه داد: نوآوری اصلی پژوهش ما استفاده از نیمههادی پرووسکایتی ساماریومفرات با ساختار تخلخل معکوس سهبعدی است. این نتایج در ژورنال بینالمللی معتبر Sensors & Actuators: B منتشر شده است.
سوری گفت: در ادامه مسیر، برای کاربردیتر کردن این حسگر و فراهم کردن امکان ساخت تجاری آن، نیاز به طراحی نرمافزار مخصوصی داریم که بتواند به صورت آنلاین تغییرات مقاومت را به میزان غلظت گاز تبدیل و دادهها را منتقل کند.
وی در تشریح مشخصات زمانی طرح اظهار کرد: طراحی و ساخت محفظه حدود شش ماه زمان برد و هفت ماه دیگر نیز صرف ساخت، بهینهسازی و انجام آنالیزهای لازم شد.
سوری در پاسخ به این پرسش که آیا نمونه داخلی یا خارجی برای این طرح وجود دارد گفت: نمونه داخلی برای این حسگر وجود ندارد. اما نمونههای خارجی با مکانیسمهای متفاوت برای مصارف خانگی و صنعتی در بازار جهانی موجود هستند.
به گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، وی درباره مزیتهای رقابتی این طرح خاطرنشان کرد: هزینه بسیار پایین، حساسیت و گزینشپذیری بالا و حد تشخیص عالی از جمله ویژگیهای ممتاز این حسگر هستند.
انتهای پیام
