Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos

• Processo: 17/21598-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ranilson Angelo da Silva
• Beneficiário: Ranilson Angelo da Silva
• Empresa: Presense - Pesquisa e Desenvolvimento Ltda
• CNAE: Fabricação de equipamentos e aparelhos elétricos não especificados anteriormente ; Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais ; Atividades de atenção à saúde humana não especificadas anteriormente
• Município: Araraquara
• Pesquisadores associados: Marcelo Ornaghi Orlandi ; Pedro Henrique Suman
• Auxílio(s) vinculado(s): 19/18920-5 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/24957-6 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, BP.TT; 18/24939-8 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, BP.PIPE
• Assunto(s): Semicondutores Óxidos metálicos Sensores químicos Sensores de gases Dispositivos supercondutores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dispositivo | Óxido metálico | Semicondutor | sensor de gas | Sensores de gás

Resumo

Processos industriais envolvem o uso e a produção de substâncias altamente perigosas, como produtos inflamáveis, tóxicos e oxidantes. Diversos tipos de gases se enquadram nesse ambiente através da participação em reações químicas, como catalisadores ou produto final. Muitas vezes esses gases são resíduos ou subprodutos indesejáveis gerados durante os processos de produção industrial. Ocasionalmente pode ocorrer vazamento de gás dessas fontes antropogênicas, criando perigo, não só a planta industrial, mas também a fauna e flora, já que muitas das espécies gasosas são descritas como poluentes atmosféricos, podendo alterar a composição química da atmosfera, prejudicando a saúde humana e ameaçando espécies sensíveis a essas alterações. Uma das formas de controlar e monitorar sistemas que produzem variados tipos de gases é a utilização de dispositivos de alerta precoce, tais como detectores de gases. Na indústria, um dispositivo sensor de gás é uma das peças-chave para um plano de segurança e de prevenção adequado. Podem ser utilizados como dispositivos de segurança a vida ou ainda prevenção a falhas de equipamentos industriais devido à formação indesejada de gases específicos. Portanto, o foco da proposta é o desenvolvimento de um dispositivo sensor de gás, partindo pelas etapas do desenvolvimento e otimização do substrato/eletrodo, produção e aplicação do material sensor sintetizado, com o grande diferencial do uso de um material sensor com elevado sinal e baixo tempo de resposta. Para isso, serão utilizados materiais óxidos metálicos semicondutores e a metodologia desenvolvida e aprimorada pelo grupo de pesquisa desse projeto para detecção de gases H2, NO2 e, através da evolução do dispositivo, outros gases de interesse dos diversos setores da sociedade serão empregados. Para o desenvolvimento do dispositivo, serão usadas técnicas e métodos de sínteses e caracterizações aplicadas em materiais nanoparticulados de óxidos metálicos semicondutores como o SnO e CuO, futuramente outros óxidos poderão ser implementados (WO3, CoO). Para as sínteses serão utilizados os métodos de redução carbotérmica e hidrotermal assistido por micro-ondas. As caracterizações estruturais dos materiais sintetizados serão realizadas pela técnica de difratometria de raios X. Os materiais também serão estudados com relação as suas características morfológicas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, buscando o conhecimento da sua forma e tamanho. Será ainda realizada espectroscopia DRIFT (Diffuse Reflection Infrared Fourier Transform) in situ, para analisar as interações das espécies do gás analito adsorvidas/ dessorvidas na superfície dos óxidos. Para o desenvolvimento e construção do eletrodo em que será depositado o material sensor, será utilizado a tecnologia de pulverização catódica (sputtering), além da técnica de filme espesso (thickfilm), o qual utiliza o método denominado de screen-printing. Portanto, espera-se que o dispositivo sensor de gás desenvolvido e produzido ao fim do projeto, tenha parâmetros essenciais de um sensor efetivo, como elevada sensibilidade e sinal de resposta, boa seletividade, baixo tempo de resposta, portabilidade, robustez e custo acessível, com intuito de verificar concentrações de gases poluentes no ambiente, emissão de gases em processos de produção industrial, detectar vazamentos e presença de determinados gases em sistemas isolados, prevenindo acidentes, falhas e danos a equipamentos. E finalmente, fomentar o mercado nacional com tecnologia de sensores de gás de alta qualidade que sejam competitivos com o mercado internacional. (AU)