Análise teórica-experimental das propriedades elétricas de sensores de amônia à base de polianilina

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Santos, Mirela de Castro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Impedância (Eletricidade) - Espectros; Detectores; Amônia; Semicondutores; Compostos poliméricos; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6573

Nesse trabalho apresentamos o estudo das propriedades elétricas de sensores de amônia à base de polianilina, nomeadamente polianilina/poli(vinil sulfato de sódio) (PANI/PVS) e polianilina/pentóxido de vanádio (PANI/V2O5). São detalhadas as etapas de preparação dos dispositivos, desde a deposição dos filmes via técnica de automontagem layer-by-layer (PANI/PVS) e casting (PANI/V2O5), até a confecção dos eletrodos de tinta prata pela técnica silk-screen, o que gerou o baixo custo associado à fabricação dos sensores. Os sensores foram submetidos a diferentes concentrações de amônia e o comportamento da resposta elétrica foi avaliado por meio da técnica de espectroscopia de impedância (EI). Em nosso estudo, a EI foi utilizada como nova abordagem na caracterização de sensores de gás, que potencialmente pode ser estendida a outros dispositivos orgânicos como biossensores e línguas eletrônicas. A análise da EI permitiu também a identificação das contribuições condutivas e a ausência dos efeitos de eletrodos dos sensores, bem como estabelecer uma faixa ótima de frequência de operação. Foi observada que a estabilidade elétrica dos dispositivos aumentou cerca de 10% na faixa de frequência entre 10 Hz e 100 Hz em relação a medidas em corrente contínua. O tempo de resposta dos sensores submetidos à amônia foi menor quando comparado ao sensor comercial de referência, além de apresentarem boa reprodutibilidade e reversibilidade após algumas horas na ausência do gás. A impedância do sistema PANI/PVS medida em 100 Hz aumentou linearmente cerca de 300% quando a concentração de amônia variou de 0 a 30 ppm, enquanto para o sistema PANI/V2O5 o aumento foi de 120%. O estudo teórico-experimental da impedância complexa, ou do seu análogo em condutividade alternada e/ou admitância complexa, possibilitou a utilização do modelo fenomenológico Cole-Cole e dos modelos microscópicos RFEB e RFEB-G (distribuição discreta e não uniforme de barreiras de energia). Estes dois últimos modelos são baseados na teoria de salto dos portadores de carga e forneceram valores diferentes para o parâmetro de salto para cada um dos sistemas.