طراحی و ساخت حسگر بر پایه کامپوزیت پلی(الکتیک اسید)/نانولوله کربنی به منظور شناسایی بخارات آلی فرار

در سال های گذشته، مطالعات بسیاری در زمینه شناسایی و تشخیص ترکیبات آلی فرار صورت گرفته است. شناسایی این ترکیبات فرار در صنایع متعددی مانند کنترل آلودگی هوا، کنترل کیفیت هوا، بسته بندی مواد غذایی، کنترل کیفیت مواد غذایی، تشخیص بیماری ها، کشاورزی و... مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این پژوهش ها حساسیت و انتخاب پذیری حسگرهای شناسایی ترکیبات فرار نیازمند بهبود می باشند. در این پژوهش لایه حساس کامپوزیت پلیمری رسانا بر پایه پلی (لاکتیک اسید) به عنوان ماتریس و نانولوله های کربنی به عنوان فاز رسانای پراکنده جهت شناسایی بخارات آلی فرار تهیه شده است. برای این منظور فیلم متخلخل کامپوزیتی به کمک روش جدایی فازی القایی خشک توسط ضدحلال آماده گردیده است. در این ساختار از حلال کلروفرم (با دمای جوش پایین و فراریت بیشتر) و ضدحلال اتانول (با دمای جوش بالاتر و فراریت کم تر) استفاده شده است. ساختار به دست آمد جهت شناسایی بخارات متانول، تولوئن و کلروفرم مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار و مورفولوژی کامپوزیت متخلخل تهیه شده توسط تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آزمون اندازه گیری سطح ویژه سه نقطه ای (bet) مورد مطالعه و بررسی گرفتند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که فرآیند جدایی فازی القایی منجر به تشکیل ساختار متخلخل با مورفولوژی سلول باز شده است. میزان سطح ویژه بدست آمده برای فیلم کامپوزیت پلیمری تهیه شده برابر با 22.3 m2gr1 می باشد که در مقایسه با نمونه های متراکم نشان دهنده افزایش چشم گیر میزان سطح ویژه می باشد. نتایج تست بخار نشان دهنده بهبود چشم گیر پاسخ نمونه های متخلخل در مقایسه با نمونه های متراکم می باشد. به طوری که نمونه متراکم در مقابل غلظت 100 ppm از بخار تولوئن هیچ پاسخی نشان نمی دهد در حالی که نمونه متخلخل در مقابل همان غلظت پاسخی در حدود 0.14 % نشان می دهد. علت این مساله را می توان به افزایش سطح ویژه لایه حساس و بهبود ضریب نفوذ مولکول های بخار و افزایش امکان دسترسی آن ها به سایت های فعال حسگر دانست. همچنین روند پاسخ و انتخاب پذیری حسگر به دست آمده در مقابل بخارات هدف براساس پارامترهای ترمودینامیکی مانند پارامتر برهم کنش فلوریهاگینز و پارامتر حلالیت هنسن مورد مطالعه قرار گرفته است

Based Detector a of Development and Design for Composite CNT)/Acid Lactic(Poly on Compounds Organic Volatile of Detecti

Research subject: In recent years, there are so many attractions in the field of effective detection and discrimination of volatile organic compounds (VOCs). Detection of VOCs compounds, are very important in many applications and industries such as air pollution control, air quality control, food packaging, food quality control, disease diagnostic, agriculture etc. The sensitivity and selectivity of the prepared sensors to detect of VOCs needs to improve. Research approach: A conductive polymer composite sensitive layer based on poly (lactic acid) as polymer matrix and multiwall carbon nanotubes as conductive filler was prepared to detect of volatile organic compounds (VOCs). For this purpose the porous sensitive layer was prepared by nonsolvent induced phase separation (NIPS) method. In this structure, chloroform (low boiling point temperature) was used as the solvent and ethanol (high boiling point temperature) was used as a nonsolvent. The sensitive layer was used to detect of toluene, methanol, and chloroform. The structure and morphology of synthesized layer was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) and BET test.Main results: The investigation indicated that the phase separation method induced the open cell morphology into the conductive composite. The BET results showed that the specific surface area of composite increased to 22.3 m2/gr. The experimental results showed that the response properties of porous layers was improved dramatically in comparison with dense layers. It was related to the increase of specific surface area of polymer composite and therefore the increase of diffusion coefficient of analyte molecules into the polymer matrix. Finally the sensitivity and selectivity of porous sensitive layers was investigated based on FloryHuggins interaction parameter.