محققان پژوهشگاه مواد و انرژی با روشی سریع و کم هزینه، موفق به تولید نوعی حسگر گازهای سمی مبتنی بر نانومیله‌ها شدند. این طرح، با ارائه‌ی روشی ساده‌تر و مناسب‌تر در ساخت حسگرهای گازی، با فراهم نمودن امکان دسترسی صنایعی همچون صنعت معدن به این حسگرها، مشکلات شناسایی نشت گازهای خطرناک را برطرف خواهد نمود.
پژوهشگاه مواد و انرژی: تولید حسگر گازهای سمی مبتنی بر نانومیله
اکسید ایندیوم ماده‌ای مناسب برای تشخیص گاز سمی اکسید نیتروژن است. به‌دلیل ضرورت شناسایی این گاز برای حفظ محیط زیست، محققان اقدام به تولید و بررسی پاسخ حسگرهایی بر پایه‌ی نانومیله اکسید ایندیوم به این گاز سمی نموده‌اند.
نتایج به دست آمده از یک تحقیق حاکی از آن است که حسگرهای تولید شده سرعت تشخیص بالاتری در مقایسه با نمونه‌های مشابه با پایه‌ی اکسید ایندیوم دارند. از دلایل این امر می‌توان به استفاده از روش الکتروفورزیز فرکانس پایین برای ساخت حسگرهای گازی بر پایه‌ی نانوذرات اکسید ایندیوم اشاره کرد که از ویژگی‌های اصلی این کار تحقیقاتی محسوب می‌شود.
روش لایه نشانی الکتروفورزیز به دلیل ویژگی‌هایی همچون تجهیزات ساده و هزینه‌ی کم ، قابلیت استفاده از الکترود با شکل‌های مختلف، سازگاری روش هنگام کار با مواد نانومتری، زمان کم و کنترل آسان ضخامت و ساختار پوشش به‌دست آمده، یک فناوری توانمند برای تهیه‌ی حسگرها خواهد بود. در این تحقیق با بهره‌گیری از ویژگی‌های ذکر شده به‌همراه استفاده از ساختار خاصی از نانوذرات اکسید ایندیوم، حسگرهایی جهت تشخیص گاز اکسید نیتروژن تولید شده است. فرایند مورد استفاده کاهش هزینه‌ی ساخت، بهبود خواص و ساده‌ترکردن روش تولید را به دنبال داشته است.
مهندس پریسا صوتی خیابانی، کارشناس ارشد مواد از پژوهشگاه مواد و انرژی، نحوه‌ی انجام مطالعات را اینگونه بیان کرد: «در ابتدا به کمک روش هیدروترمال و شرایط بهینه (پس از بررسی اثر دما و زمان روی ساختار و الگوی پراش پرتوی ایکس نمونه‌های به‌دست آمده)، با استفاده از پیش ماده‌ی کلرید ایندیوم و در حضور اسید اگزالیک و هیدروکسید سدیم در محیط آبی و نانومیله‌های هیدروکسید ایندیوم به‌دست آمدند. سپس در مرحله‌ی کلسیناسیون، در شرایط سرعت گرمایش و دمای کنترل شده نانوذرات اکسید ایندیوم با سطوح زبر به‌دست آمدند. در مرحله‌ی بعد، این نانوذرات با روش الکتروفورزیز فرکانس پایین روی الکترودهای حسگر لایه‌نشانی شدند. در ادامه خواص حسگری این حسگرها در برابر گاز اکسید نیتروژن اندازه‌گیری شد. خواص حسگر مذکور با نمونه‌های تولید شده از نانوذرات اکسید ایندیوم خریداری شده و نانو نوارهای اکسید سنتز شده به روش الکتروریسی و لایه نشانی شده به روش الکتروفورزیز مورد مقایسه قرار گرفت.»
وی در خصوص دستاوردهای این تحقیقات افزود: «در این تحقیق موفق شدیم با تغییر پارامترهایی همچون فرکانس و ولتاژ در روش لایه نشانی الکتروفورزیز، نانوذرات اکسید ایندیوم را به صورت کاملاً کنترل شده در فضای بین الکترودی بنشانیم. همچنین به واسطه‌ی سطح ویژه‌ی بالای نانوذرات اکسید ایندیوم خواص حسگر نهایی بهبود یافته و نسبت به حسگرهای مشابه بر پایه همین ماده از سرعت و دقت بالاتری برخوردار است.»
نتایج این تحقیقات که با تلاش مهندس پریسا صوتی خیابانی، دکتر احسان مرزبان راد، مهندس حمید حسنی و دکتر بابک رئیسی، از پژوهشگاه مواد و انرژی صورت گرفته است، در مجله‌ی Journal of the American Ceramic Society ( جلد ۹۶، شماره ۸، آگوست سال ۲۰۱۳، صفحات ۲۴۹۳ تا ۲۴۹۸) منتشر شده است.
نتایج به دست آمده از یک تحقیق حاکی از آن است که حسگرهای تولید شده سرعت تشخیص بالاتری در مقایسه با نمونه‌های مشابه با پایه‌ی اکسید ایندیوم دارند. از دلایل این امر می‌توان به استفاده از روش الکتروفورزیز فرکانس پایین برای ساخت حسگرهای گازی بر پایه‌ی نانوذرات اکسید ایندیوم اشاره کرد که از ویژگی‌های اصلی این کار تحقیقاتی محسوب می‌شود.
روش لایه نشانی الکتروفورزیز به دلیل ویژگی‌هایی همچون تجهیزات ساده و هزینه‌ی کم ، قابلیت استفاده از الکترود با شکل‌های مختلف، سازگاری روش هنگام کار با مواد نانومتری، زمان کم و کنترل آسان ضخامت و ساختار پوشش به‌دست آمده، یک فناوری توانمند برای تهیه‌ی حسگرها خواهد بود. در این تحقیق با بهره‌گیری از ویژگی‌های ذکر شده به‌همراه استفاده از ساختار خاصی از نانوذرات اکسید ایندیوم، حسگرهایی جهت تشخیص گاز اکسید نیتروژن تولید شده است. فرایند مورد استفاده کاهش هزینه‌ی ساخت، بهبود خواص و ساده‌ترکردن روش تولید را به دنبال داشته است.
مهندس پریسا صوتی خیابانی، کارشناس ارشد مواد از پژوهشگاه مواد و انرژی، نحوه‌ی انجام مطالعات را اینگونه بیان کرد: «در ابتدا به کمک روش هیدروترمال و شرایط بهینه (پس از بررسی اثر دما و زمان روی ساختار و الگوی پراش پرتوی ایکس نمونه‌های به‌دست آمده)، با استفاده از پیش ماده‌ی کلرید ایندیوم و در حضور اسید اگزالیک و هیدروکسید سدیم در محیط آبی و نانومیله‌های هیدروکسید ایندیوم به‌دست آمدند. سپس در مرحله‌ی کلسیناسیون، در شرایط سرعت گرمایش و دمای کنترل شده نانوذرات اکسید ایندیوم با سطوح زبر به‌دست آمدند. در مرحله‌ی بعد، این نانوذرات با روش الکتروفورزیز فرکانس پایین روی الکترودهای حسگر لایه‌نشانی شدند. در ادامه خواص حسگری این حسگرها در برابر گاز اکسید نیتروژن اندازه‌گیری شد. خواص حسگر مذکور با نمونه‌های تولید شده از نانوذرات اکسید ایندیوم خریداری شده و نانو نوارهای اکسید سنتز شده به روش الکتروریسی و لایه نشانی شده به روش الکتروفورزیز مورد مقایسه قرار گرفت.»
وی در خصوص دستاوردهای این تحقیقات افزود: «در این تحقیق موفق شدیم با تغییر پارامترهایی همچون فرکانس و ولتاژ در روش لایه نشانی الکتروفورزیز، نانوذرات اکسید ایندیوم را به صورت کاملاً کنترل شده در فضای بین الکترودی بنشانیم. همچنین به واسطه‌ی سطح ویژه‌ی بالای نانوذرات اکسید ایندیوم خواص حسگر نهایی بهبود یافته و نسبت به حسگرهای مشابه بر پایه همین ماده از سرعت و دقت بالاتری برخوردار است.»
نتایج این تحقیقات که با تلاش مهندس پریسا صوتی خیابانی، دکتر احسان مرزبان راد، مهندس حمید حسنی و دکتر بابک رئیسی، از پژوهشگاه مواد و انرژی صورت گرفته است، در مجله‌ی Journal of the American Ceramic Society ( جلد ۹۶، شماره ۸، آگوست سال ۲۰۱۳، صفحات ۲۴۹۳ تا ۲۴۹۸) منتشر شده است.
