Desenvolvimento de sensores de gases flexíveis a base de tintas condutoras de rGO e rGO/ZnO para detecção de NO2 e NH3

• Processo: 22/03325-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Valmor Roberto Mastelaro
• Beneficiário: Amanda Akemy Komorizono
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/00913-8 - Desenvolvimento de sensores de gases flexíveis a base de tintas condutoras de rGO e rGO/ZnO para detecção de NO2 e NH3, BE.EP.DR
• Assunto(s): Materiais compósitos Grafenos Materiais nanoestruturados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: compósitos | Grafeno | Nanomateriais | óxido semicondutores | sensores de gás flexíveis | grafeno/óxido semicondutores

Resumo

Os avanços da industrialização e urbanização trouxe um aumento da poluição ambiental e com isso, um aumento da demanda de sensores capazes de detectar e monitorar os gases tóxicos presente no ambiente em tempo real. Além disso, desenvolvimento de uma nova geração de eletrônicos que são ultraleves, de baixo custo, flexíveis, dobráveis e se adaptam a forma de objetos, corpo humano ou robótico, possibilita a fabricação de sensores de gases flexíveis. Esses sensores flexíveis podem ser vestíveis e permitem a detecção e o monitoramento de gases tóxicos em tempo real. Com isso, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de sensores de gás flexíveis a base de óxido de grafeno reduzido (rGO) e rGO/ZnO para a detecção e monitoramento dos gases tóxicos NO2 e NH3. O óxido de grafeno (GO) será sintetizado pelo método de Hummers modificado e reduzido quimicamente com borohidreto de sódio. As nanopartículas de ZnO serão sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos - Pechini. As tintas serão formuladas a base dos materiais condutores, rGO e ZnO, água destilada como solvente e carboximetilcelulose de sódio (CMC) como ligante. As tintas condutoras serão impressas em substratos de papel, PI e PET pelas técnicas de screen printing e inkjet printing. O GO, rGO, ZnO e as tintas condutoras serão caracterizados por difração de raios X, espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e microscopia eletrônica. A viscosidade das tintas condutoras também será analisada com o objetivo de formular tintas dentro da faixa de viscosidade adequada para a técnica de screen printing. A resistência elétrica das trilhas condutoras antes e após vários ciclos de flexão serão analisadas pelo método das quatro pontas. Medidas de detecção dos gases NO2 e NH3 serão realizadas com os sensores antes e após de serem submetidos a flexãocom a finalidade de avaliar a aplicação destes materiais como sensores de gases flexíveis. Além das medidas de detecção dos gases NO2 e NH3, um estudo da seletividade dos sensores será realizado (etanol, hidrogênio, monóxido de carbono, VOCs e umidade ambiente).

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

KOMORIZONO, AMANDA A.; TAGLIAFERRO, JULIA C.; MASTELARO, VALMOR R.. Assessing the ozone-sensing capabilities of porous ZnO nanostructures fabricated via microwave-assisted hydrothermal synthesis. Materials Letters, v. 388, p. 4-pg., 2025-03-05. (13/07296-2, 22/03325-7, 19/22076-5)

TAGLIAFERRO, JULIA COELHO; KOMORIZONO, AMANDA AKEMY; PESSOA, NATALIA CANDIANI SIMOES; CORREIA, RAYSSA SILVA; BERNARDI, MARIA INES BASSO; MASTELARO, VALMOR ROBERTO. Influence of morphology and heterostructure formation on the NO2 gas sensing properties of the ZnO-NiO system. TALANTA OPEN, v. 10, p. 11-pg., 2024-12-04. (22/07880-5, 13/07793-6, 19/22076-5, 22/03325-7, 13/07296-2, 22/06404-5)

KOMORIZONO, AMANDA AKEMY; LEITE, RAMON RESENDE; DE LA FLOR, SILVIA; LLOBET, EDUARD; MASTELARO, VALMOR ROBERTO. Flexible gas sensor based on rGO-ZnO for NO₂ detection at room temperature. MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, v. 188, p. 13-pg., 2024-12-21. (19/22076-5, 13/07296-2, 23/00913-8, 22/03325-7)