.jpg)
Academia Română a fost creată în 1866 pentru a cristaliza cele mai înalte valori intelectuale din provinciile românești într-o societate erudită menită să consolideze identitatea națională pe baza a patru componente esențiale: limbă și literatură, istorie, etnografie și cultură. La...
Senzori de gaze cu operare īn condiţii reale
Aerul este elementul principal al vieţii, dar, din cauza poluării atmosferei ambiante, conţine numeroase gaze cu potenţial nociv asupra sănătăţii şi a mediului înconjurător. Societatea modernă, constrânsă de normele mondiale cu privire la securitatea mediului, a demarat programe de cercetare în domeniul monitorizării atmosferei ambiante. Senzorii de gaze chemorezistivi (dispozitivele bazate pe oxizi metalici semiconductori - MOS) sunt recomandaţi pentru aplicaţii industriale şi domestice datorită unor avantaje evidente: cost redus, fiabilitate, sensibilitate ridicată.
„Operando” înseamnă „în condiţii reale”!
Senzorii chemorezistivi de gaze sunt dispozitive care traduc o interacţie chimică într-o variaţie a unui parametru fizic (de exemplu rezistenţa electrică). Constructiv, aceste dispozitive constau dintr-un material gaz-senzitiv (oxidul metalic semiconductor - MOS) depus pe un suport izolator prevăzut cu încălzitor şi electrozi. Electrozii permit monitorizarea variaţiilor de rezistenţă electrică a materialului, ca urmare a modificărilor apărute în compoziţia atmosferei ambiante (apariţia unei anumite concentraţii de gaz poluant). În detecţia gazelor, MOS prezintă două avantaje faţă de alte tipuri de materiale: reversibilitatea interacţiilor chimice şi sensibilitatea foarte ridicată. Această din urmă calitate devine, însă, un impediment atunci când se pune problema selectivităţii în condiţii de teren (condiţii reale), care implică o permanentă schimbare a temperaturii, umidităţii şi compoziţiei aerului. De aceea, un dispozitiv de monitorizare a mediului este un adevărat „nas electronic”, conţinând mai mulţi senzori integraţi având funcţii de detecţie specifice şi permiţând monitorizarea concentraţiei fiecărui gaz dintr-un amestec.
Dezvoltarea unei aplicaţii de senzor porneşte de la studiul de material şi ajunge până la stabilirea parametrilor funcţionali ai întregului circuit. Atmosferele simulate în laborator trebuie să fie cât mai apropiate cu cele întâlnite în teren. Controlul asupra diferiţilor parametri fizici (temperatură, presiune, umiditate, concentraţia şi debitul de gaz) trebuie să se facă în mod automat şi reproductibil. Un astfel de sistem de control şi analiză poartă numele de „operando”.
În cadrul Institutului Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM) grupul de senzori de gaze are o activitate de peste 25 de ani în domeniu şi beneficiază de echipamente de testare şi analiză a senzorilor de gaze de tip MOS la standard european. (Fig. 1) 
Fig. 1 - Stand experimental
pentru investigarea proprietăţilor gaz-senzitive din INCDFM;
Materiale cu forme diferite?... proprietăţi gaz-senzitive diferite?
Colaborarea dintre grupurile de senzori de gaze din INCDFM şi IPTC (Institüt für Physikalische und Theoretische Chemie, Tubingen, Germania) a pus în evidenţă rolul jucat de morfologie în proprietăţile gaz-senzitive pentru materiale nanostructurate de tip WO3 (oxid de Wolfram). WO3 se remarcă prin spectrul larg de proprietăţi fizico-chimice incluzând flexibilitate structurală asociată cu efecte catalitice, electrocromice şi gaz-senzitive. Cercetările demonstrează faptul că rute de preparare diferite conduc la materiale având morfologii diferite, care oferă astfel posibilitatea de control asupra caracteristicilor specifice de senzor. Fig. 2 prezintă influenţele induse de morfologie asupra parametrilor gaz-senzitivi, când ambii senzori sunt expuşi simultan la diferite concentraţii de NO2 (300, 500, 700, 1000ppb), CO (10, 30, 70, 100 ppm) precum şi la un amestec al celor două gaze (NO2/CO-700ppb:10ppm). 
Fig. 2 - Variaţia rezistenţei
electrice a WO3 cu morfologii diferite în urma expunerii la gaze în atmosferă controlată
Senzorul B se remarcă printr-o selectivitate ridicată în detecţia monoxidului de carbon pe întreaga plajă de concentraţii, alese în acord cu Normativele europene în vigoare.
Investigarea posibilelor mecanisme de interacţie dintre atmosfera de gaz şi suprafaţa materialelor gaz-senzitive constituie unul dintre subiectele curente ale cercetărilor noastre.
Dr. Adelina TOMESCU,
Dr. Valentin S. TEODORESCU,
Drd. Cristian E. SIMION
Institutul Naţional de C-D pentru Fizica Materialelor
Parerea ta conteaza: 
