збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2023, том 21, випуск 4
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2023

 / 

том 21 / 

випуск 4

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Vladyslav Lapshuda, Viktoriia Koval, Valerii Barbash, Mykhailo Dusheiko, and Olga Yashchenko
Capacitive Humidity Sensors Based on Nanocellulose Obtained from Various Non-Wood Raw Materials
843–858 (2023)

PACS numbers: 07.07.Df, 68.37.Lp, 68.37.Ps, 77.55.F-, 81.16.-c, 83.80.Mc, 92.60.jk

Створено сенсори вологости на основі наноцелюлози (НЦ) із використанням різної сировини (стебел очерету чи то соломи пшениці) та різними методами (ТЕМПО-окисненням і кислотною гідролізою). Також було використано НЦ-нанокомпозити з додаванням полівінілового спирту (ПВС) для поліпшення механічних характеристик плівок наноцелюлози, одержаних методом гідролізи. Було виміряно статичні та динамічні характеристики сенсорів вологости та визначено їхні чутливість, відгук, гістерезу, час відгуку та відновлення, а також коротко- та довгочасну стабільність. Встановлено вплив природи сировини та методу синтези НЦ, а також кількости вологочутливого матеріялу на поверхні сенсора на його параметри. Визначено залежність чутливости сенсорів від маси НЦ. Зокрема, було показано, що сенсори, виготовлені на основі НЦ з очерету, мають вищу чутливість, однак гіршу стабільність і динамічні параметри порівняно з сенсорами, виготовленими на основі НЦ з пшениці. Максимальна чутливість (0,204 (%RH)-1) спостерігається для сенсора на основі плівки НЦ, одержаної з очерету методом ТЕМПО-окиснення. Мінімальні флюктуації сиґналу (10%) сенсора під час неперервної роботи упродовж 1 год спостерігалися для сенсорів, одержаних методом гідролізи з пшениці. Поліпшені час відгуку та час відновлення (7 с і 6 с) мають місце для сенсорів на основі НЦ, одержаної з пшениці методом ТЕМПО-окиснення. Показано, що найліпші параметри спостерігаються для сенсорів з масою вологочутливої плівки у 0,3 мг. Вплив частоти тестового сиґналу був наступний: поліпшення чутливости має місце на частоті у 100 Гц, а всіх інших параметрів — на 1000 Гц.

Keywords: наноцелюлоза, сенсори вологости, біорозкладні сенсори.


References
  1. A. Yamamoto, H. Nakamoto, T. Yamaguchi, H. Sakai, M. Kaneko, S. Ohnishi, T. Nishiuma, K. Sawada, Y. Iwata, S. Osawa, K. Ono, and A. Ishikawa, Respir. Med., 190: 106675 (2021); https://doi.org/10.1016/j.rmed.2021.106675
  2. H. Tai, S. Wang, Z. Duan, and Y. Jiang, Sens. Actuators B, 318: 128104 (2020); https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128104
  3. J. Wu, Y. Chen, W. Shen, Y. Wu, and J.-P. Corriou, Ceram. Int., 49, No. 2: 2204 (2023); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.187
  4. V. Koval, V. Barbash, M. Dusheyko, V. Lapshuda, O. Yashchenko, and Y. Yakimenko, Proc. of Symp. ‘2020 IEEE 10th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP)’ (Nov. 9–13, 2020) (Sumy: SumDU), p. 1; https://doi.org/10.1109/NAP51477.2020.930959
  5. H. Niu, W. Yue, Y. Li, F. Yin, S. Gao, C. Zhang, H. Kan, Z. Yao, C. Jiang, and C. Wang, Sens. Actuators B, 334: 129637 (2021); https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129637
  6. G. M. Patel, V. R. Shah, G. J. Bhatt, and P. T. Deota, Nanosensors for Smart Manufacturing (Eds. S. Thomas, T. A. Nguyen, M. Ahmadi, A. Farmani, and G. Yasin) (Kerala, India: Elsevier: 2021), p. 555.
  7. J. Fontes, Sensor Technology: Handbook (Ed. John S. Wilson) (Burlington, MA, U.S.A.: Elsevier: 2005), p. 271.
  8. G. Urban, Anal. Bioanal. Chem., 408, No. 21: 5667 (2016); https://doi.org/10.1007/s00216-016-9637-2
  9. C. K. Chung, C. A. Ku, and Z. E. Wu, Sens. Actuators B, 343: 130156 (2021); https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130156
  10. S. Das, M. L. Rahman, P. P. Mondal, P. L. Mahapatra, and D. Saha, Ceram. Int., 47, No. 23: 33515 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.260
  11. F. D. M. Fernandez, M. Bissannagari, and J. Kim, Ceram. Int., 47, No. 17: 24693 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.05.191
  12. V. Manikandan, F. Tudorache, I. Petrila, R. S. Mane, V. Kuncser, B. Vasile, D. Morgan, S. Vigneselvan, and A. Mirzaei, J. Magn. Magn. Mater., 474: 563 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.11.072
  13. S. Ali, M. A. Jameel, A. Gupta, S. J. Langford, and M. Shafiei, Synth. Met., 275: 116739 (2021); https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2021.116739
  14. I. Rahim, M. Shah, A. Khan, J. Luo, A. Zhong, M. Li, R. Ahmed, H. Li, Q. Wei, and Y. Fu, Sens. Actuators B, 267: 42 (2018); https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.03.069
  15. X. Li, W. Feng, X. Zhang, S. Lin, Y. Chen, C. Chen, S. Chen, W. Wang, and Y. Zhang, Sens. Actuators B, 321: 128483 (2020); https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128483
  16. H. Zhao, Z. Wang, Y. Li, and M. Yang, J. Colloid Interface Sci., 607: 367 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.08.214
  17. R. Guo, W. Tang, C. Shen, and X. Wang, Comput. Mater. Sci., 111: 289 (2016); https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2015.09.032
  18. A. Kafy, A. Akther, Md. I. R. Shishir, H. C. Kim, Y. Yun, and J. Kim, Sens. Actuators A, 247: 221 (2016); https://doi.org/10.1016/j.sna.2016.05.045
  19. V. Lapshuda, V. Koval, V. Barbash, M. Dusheiko, O. Yashchenko, and S. Malyuta, Proc. of Symp. ‘2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO)’ (October 10–14, 2022) (Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute), p. 208; https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927092
  20. V. Barbash and O. Yaschenko, Novel. Nanomaterials (Ed. K. Krishnamoorthy) (London, UK: IntechOpen: 2021); https://doi.org/10.5772/intechopen.94272
  21. V. A. Barbash, O. V. Yashchenko, A. S. Gondovska, and I. M. Deykun, Appl. Nanosci., 12, No. 4: 835 (2022); https://doi.org/10.1007/s13204-021-01749-z
  22. V. Koval, V. Barbash, M. Dusheyko, V. Lapshuda, O. Yashchenko, and A. Naidonov, Proc. of Symp. ‘2021 IEEE 11th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP)’ (November 9–13, 2020) (Sumy: SumDU), p. 1; https://doi.org/10.1109/NAP51885.2021.9568610
  23. A. Naidonov, V. Koval, V. Barbash, M. Dusheiko, O. Yashchenko, and O. Yakymenko, Proc. of Symp. ‘2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO)’ (October 10–14, 2022) (Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute), p. 292; https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927070
  24. V. A. Barbash, О. V. Yashchenko, O. S. Yakymenko, R. M. Zakharko, and V. D. Myshak, Cellulose. 29, No. 18: 8305 (2022); https://doi.org/10.1007/s10570-022-04773-6
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2023 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача