Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alcantara, Glaucio Pedro de, 1974-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512
Resumo: Orientadores: Fabiano Fruett, Cid Marcos Gonçalves de Andrade
id UNICAMP-30_57402f01aa173b6f9bb1d61f2325324b
oai_identifier_str oai::996071
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditionsHumidity sensor based on zeolite for application under environmental conditionsUmidade relativaSensorZeolitasHumiditySensorZeoliteOrientadores: Fabiano Fruett, Cid Marcos Gonçalves de AndradeTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho mostra o desenvolvimento dois diferentes sensores de umidade baseados em zeólitas. No primeiro caso, os sensores capacitivos interdigitais (IDC-S) foram fabricados sobre a superfície de substratos cerâmicos de Al2O3, utilizando distâncias entre eletrodos de 20 ?m e foram revestidos com filmes de zeólita do tipo LTA (Linde Tipo A) com relação Si/Al de 1,28. Espectroscopia de impedância complexa (IS) foi utilizada para medir a resposta do sensor, que foi relacionada com a variação na capacitância dos eletrodos interdigitais e, por sua vez, com as propriedades elétricas das zeólitas. Os sensores baseados em zeólitas foram caracterizados em termos dos efeitos das variações na umidade e temperatura na resposta do sensor. Os resultados mostraram que este sensor proporcionou mudanças de capacitância detectáveis em teores de água muito baixos (até 300 ppmv de H2O em N2), em uma faixa de temperatura variando de 25 a 100 °C, sendo, portanto, adequado para medições de traços de umidade, o qual apresentou (em 25 °C) uma variação relativa na capacitância do sensor de 13,04 %, em comparação aos 22,12%, obtidos de um sensor capacitivo baseado em zeólita A com relação Si/Al = 1,5, descrito na literatura. No segundo caso, foi feita a avaliação de um sensor de umidade baseado na zeólita ZSM-5 (Zeolite Socony Mobil-5). Os sensores capacitivos interdigitais foram fabricados sobre a superfície de substratos cerâmicos de Al2O3, com distância entre eletrodos de 20 ?m, e foram revestidos com filmes de ZSM-5. Os resultados indicaram que o sensor apresentou um bom desempenho (limite de detecção de ~ 7,32% RH) e ainda se mostrou adequado para uso em um amplo intervalo de condições ambientais (~ 39% RH - 96% RH). O sensor desenvolvido neste trabalho demonstra, portanto, uma melhoria no limite de detecção, em comparação com sensores baseados em outros materiais tais como poliamida (limite de detecção de 20% de RH) e TiO2 (limites de detecção de 10% a 30% de RH). Além disso, destaca-se como principal contribuição deste trabalho, o fato de que o sensor capacitivo de umidade proposto nesta tese, o qual foi projetado e desenvolvido utilizando-se Zeólita ZSM-5 como camada de detecção, ter apresentado uma sensibilidade de 73,7 mV/%RH dentro de uma faixa de umidade relativa de 39 a 96%RH, figurando assim uma posição de destaque junto ao rol dos sensores de umidade capacitivos do estado da arte, face ao, por exemplo, sensor de umidade baseado em óxido de grafeno, onde foi obtido uma sensibilidade de 28,4 mV/%RH, dentro de uma faixa de umidade relativa de 30 a 90%RHAbstract: This work presents the development of two different zeolite-based moisture sensors. In the first case, interdigital capacitive sensors (IDC-S) were fabricated on the surface of Al2O3 ceramic substrates, using electrode gaps of 20 ?m, and were coated with films of LTA-type (Lind Type A) zeolite with Si/Al ratio of 1.28. Complex impedance spectroscopy (IS) was used to measure the sensor response, which was related to the change in capacitance of the interdigital electrodes and, in turn, to the electrical properties of the zeolites. The zeolite-based sensors were characterized in terms of the effects of changes in humidity and temperature on the sensor response. The results showed that this sensor provided detectable capacitance changes at very low water contents (up to 300 ppmv of H2O in N2), at temperatures ranging from 25 to 100 °C, and was therefore suitable for moisture trace measurements, which presented (at 25°C), a relative change in sensor capacitance of 13.04%, compared to 22.12%, obtained from a capacitive sensor based on zeolite A with Si / Al ratio = 1.5, which has been described by literature. In the second case, evaluation was made of a humidity sensor based on ZSM-5 (Zeolite Socony Mobil - 5) zeolite. Interdigital capacitive sensors were fabricated on the surface of Al2O3 ceramic substrates, with electrode gaps of 20 ?m, and were coated with films of ZSM-5. The results have indicated that the sensor has presented a good performance (detection limit of ~7.32% RH) and, besides, it was suitable for use under a broader range of environmental conditions (~39% RH - 96% RH). Thus, the sensor developed in this work therefore demonstrates an improvement in detection limit compared to sensors based on other materials such as polyamide (20% RH detection limit) and TiO2 (detection limits of 10% to 30% of RH). In addition, the main contribution of this work is the fact that the capacitive humidity sensor proposed in this thesis was designed and developed using Zeolite ZSM-5 as a detection layer, which presented a sensitivity of 73.7 mV /% RH within a relative humidity range of 39 - 96% RH, thus, placing a prominent position next to the list of state-of-the-art capacitive humidity sensors, for example, oxide-based humidity sensor of graphene, where a sensitivity of 28.4 mV /% RH was obtained, within a relative humidity range of 30 - 90% RHDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Fruett, Fabiano, 1970-Andrade, Cid Marcos GonçalvesDiniz, José AlexandreManêra, Leandro TiagoYoshioka, Ricardo ToshinoriMachado, Nadia Regina Camargo FernandesUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlcantara, Glaucio Pedro de, 1974-20182018-03-12T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (114 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512ALCANTARA, Glaucio Pedro de. Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais: Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions. 2018. 1 recurso online (114 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/996071Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-05-16T17:40:00Zoai::996071Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-05-16T17:40Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
title Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
spellingShingle Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
Alcantara, Glaucio Pedro de, 1974-
Umidade relativa
Sensor
Zeolitas
Humidity
Sensor
Zeolite
title_short Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
title_full Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
title_fullStr Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
title_full_unstemmed Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
title_sort Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais : Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions
author Alcantara, Glaucio Pedro de, 1974-
author_facet Alcantara, Glaucio Pedro de, 1974-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fruett, Fabiano, 1970-
Andrade, Cid Marcos Gonçalves
Diniz, José Alexandre
Manêra, Leandro Tiago
Yoshioka, Ricardo Toshinori
Machado, Nadia Regina Camargo Fernandes
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Alcantara, Glaucio Pedro de, 1974-
dc.subject.por.fl_str_mv Umidade relativa
Sensor
Zeolitas
Humidity
Sensor
Zeolite
topic Umidade relativa
Sensor
Zeolitas
Humidity
Sensor
Zeolite
description Orientadores: Fabiano Fruett, Cid Marcos Gonçalves de Andrade
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2018-03-12T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512
ALCANTARA, Glaucio Pedro de. Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais: Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions. 2018. 1 recurso online (114 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512
identifier_str_mv ALCANTARA, Glaucio Pedro de. Sensor de umidade baseado em zeólita para aplicação sob condições ambientais: Humidity sensor based on zeolite for application under environmental conditions. 2018. 1 recurso online (114 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633512. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/996071
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (114 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189122767585280

Registros relacionados