چکیده

نانو تکنولوژی در تمامی صنایع کاربرد های بسیار مفید و سودمندی دارد. یکی از این کاربرد ها در تولید حسگرها میباشد؛ که این مقاله به بررسی نانو حسگرهای گازی پرداخته است. از نانو مواد مختلفی میتوان در ساخت حسگر گازی استفاده کرد، تا یک نانو حسگر گاز بدست آید؛یکی از این نانو ساختار هایی که در اینجا مطرح شده است، پلیمر های رسانا میباشند. کاربرد این پلیمر ها به دلیل قدرت تشخیص بالا، گزینش پذیری، پاسخ صحیح و دقت در چند دهه اخیر در حسگر های گازی بسیار گسترش یافته است. دو نوع مهم این پلیمر ها، پلی پیرول و پلی آنیلین میباشند. این پلیمرها به دو صورت در ساخت نانو حسگرها به کار میروند. در نوع اول پلیمر را میتوان همراه با یک نانو ساختار مانند: نانو لوله های کربنی، نانو اکسید های رسانا ویا نانو ذرات فلزی در حسگرهای گازی استفاده کرد. در کاربرد دیگر نانو پلیمرهای رسانا به عنوان نانو فیبرها در ساخت حسگرها استفاده میشوند. در این مقاله هر دو نوع این نانو حسگرها در تشخیص آلاینده های گازی بررسی شده است.

کلید واژه: نانو تکنولوژی، حسگر گاز، نانو حسگر گاز، پلیمر رسانا، آلاینده گازی.

.۱ مقدمه

نانو تکنولوژی توانمندی تولید مواد، ابزار ها و سیستم های جدید، بادر دست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی و با استفاده از خواصی میباشد که در آن سطوح ظاهر میشود ]ٌ.[

فناوری نانو یک رشته جدید نیست بلکه رویکردی جدید در تمامی رشته ها نظیر: بیوشیمی، الکترونیک، فیزیک، شیمی است؛که به صورت یکنواخت و هماهنگ در ارتباط با یکدیگر عمل میکنند و سبب بهبود عملکرد در هریک از شاخه ها در زمینه مربوطه میشوند. یکی از کاربرد های گسترده نانو تکنولوژی در زمینه حسگرها میباشد.

نانو حسگر وسیله ای است بسیار ظریف و در عین حال دقیق و حساس که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک های مختلف است. گستره عملکرد این حسگرها در ابعاد نانومتر است؛به همین دلیل از دقت و واکنش پذیری بالایی

Nano technology Nano sensor

برخوردارند، به طوری که حتی نسبت به حضور چند اتم از یک گاز نیز عکس العمل نشان میدهند. در ساخت نانو حسگرها بیشتر از نانولوله های کربنی ، نانو ذرات فلزی، نانو ذرات مغناطیسی، نانو پلیمرهای رسانا و اکسید فلزی استفاده میشود. نانو حسگرها و حسگر های توانمند شده با فناوری نانو کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون مانند: حمل و نقل، ارتباطات، ساخت و ساز و تسهیلات رفاهی، پزشکی، سلامتی و دفاعی دارند ]ٍ.[

× در این مقاله به بررسی نانو حسگر های پلیمری رسانا پرداخته شده است که دارای ساختارهای متفاوتی هستند.

۲٫ پلیمر های رسانا (هادی):

پلیمر های رسانا ، پلیمر هایی هستند که در ساختار زنجیره تک بعدی آنها سیستم الکترونی π مزدوج وجود دارد. معمولا پیچیدگی ساختار باعث میشود که پلیمر ها با وجود ساختار الکترونی مناسب، هدایت کامل و رسانایی ًًٌ درصد نداشته باشد ]َ.[

پلیمرهای رسانا مانند پلی پیرول ، پلی آنیلین ، پلی تیوفن و مشتقات آنها از اوایل سال ًٌَُ به عنوان لایه فعال حسگر گاز استفاده شد]ُ.[ حسگر هایی که در ساختار آنها از اکسیدان های فلزی استفاده شده بود به دلیل عملکرد در دما های بالا مناسب فعالیت های مختلف نبودند؛ بنابراین از پلیمر های رسانا در ساخت حسگر ها استفاده شد، که اکثر ویژگی های نامطلوب سایر حسگر ها را بهبود بخشیدند.

این حسگرها حساسیت بالا، قدرت تشخیص عالی و زمان پاسخ دهی کوتاه و همچنین توانایی عملکرد در درجه حرارت اتاق را دارا هستند. پلیمر های رسانا را میتوان به آسانی از فرآیند های شیمیایی و یا الکترو شیمیایی سنتز کرد؛ و همچنین میتوانند کوپلیمریزاسیون و یا مشتقات ساختاری، ساختار زنجیره مولکولی خود را تغییر دهند. علاوه بر این پلیمرهای رسانا دارای خواص مکانیکی خوبی هستند که به ما اجازه استفاده آسان از آنها برای ساخت حسگر ها را میدهند.

پلیمر هایی که در اینجا مورد بررسی قرار گرفته اند همگی پلیمر های رساتا هستند که در زنجیره آنها پیوند های یگانه و دوگانه وجود داردکه منجر به تشکیل -Pالکترون میشود ]ْ-ِ.[

شکل ٌ، چند پلیمر رسانا را نشان میدهد که به عنوان لایه فعال در حسگرهای گازی مورد استفاده قرار میگیرند.

Carbon nano tube Conductive polymer polypyrrole polyaniline polythiophene