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Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos

Processo: 18/24957-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2019
Vigência (Término): 31 de agosto de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Ranilson Angelo da Silva
Beneficiário:Yanisleidys Hernández Bermúdez
Empresa:Presense - Pesquisa e Desenvolvimento Ltda
Vinculado ao auxílio:17/21598-2 - Desenvolvimento de sensores químicos para aplicação no monitoramento de gases nocivos, AP.PIPE
Assunto(s):Sensores de gases   Sensores químicos   Semicondutores   Poluição atmosférica   Poluição do ar   Óxidos metálicos

Resumo

Dispositivos sensores de gás têm um impacto importante em diversos setores da sociedade. Devido a industrialização, houve um elevado crescimento da emissão de diferentes gases proveniente desses setores. Essas fontes de emissão, muitas das quais antropogênicas, podem gerar espécies gasosas altamente prejudiciais, descritos como poluentes atmosféricos, os quais são danosos à fauna, flora e muitos materiais. Gases poluentes atmosféricos podem alterar a composição química da atmosfera, com isso, modificar a temperatura média do planeta causando o desequilíbrio do efeito estufa e o aquecimento global, 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 pela utilização de dispositivos sensores de gás. Portanto, o foco da proposta é o desenvolvimento de um dispositivo, partindo do desenvolvimento e otimização do substrato/eletrodo e aplicação do material sensor sintetizado, com o diferencial do uso de um material sensor com elevado sinal de resposta. Para isso, será utilizado os materiais óxidos metálicos semicondutores e a metodologia já desenvolvida e otimizada pelo grupo de pesquisa para detecção de gases H2, NO2 e, através da evolução do dispositivo, outros gases de interesse dos diversos setores da sociedade serão utilizados. Para o desenvolvimento do dispositivo, serão empregadas técnicas e métodos de sínteses e caracterizações aplicadas em materiais nanoparticulados de óxidos metálicos semicondutores como o SnO e CuO, além de outros que poderão ser implementados com a evolução dos dispositivos (WO3, CoO). Para as sínteses serão utilizados os métodos de redução carbotérmica e hidrotermal assistido por micro-ondas. As distintas técnicas envolvem diferentes mecanismos de crescimento, onde se tem variação no tipo e na concentração dos defeitos gerados, garantindo a diversidade das propriedades elétricas dos materiais. 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. Serão ainda realizadas espectroscopia DRIFT (Diffuse Reflection Infrared Fourier Transform) in situ, para analisar as interações das espécies do gás analito adsorvidas/ dessorvidas na superfície das amostras. Para o desenvolvimento e construção do eletrodo em que será depositado o material sensor, será utilizado a tecnologia de pulverização catódica (sputtering), além de filme espesso (thick film), o qual utiliza o método denominado de screen-printing, que consiste da fabricação de circuitos eletrônicos através de um processo envolvendo a deposição de trilhas de um material condutor (tinta condutiva) sobre um substrato eletricamente isolante (cerâmica). Portanto, espera-se que o dispositivo sensor de gás desenvolvido e produzido ao fim do projeto, tenha parâmetros essenciais de um sensor efetivo, como elevado sinal, sensibilidade, 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 falhas e danos em equipamentos. E finalmente, fomentar o mercado nacional com tecnologia de sensores de gás de alta qualidade que sejam competitivos com o mercado internacional.