Desarrollo de sensores flexibles para la detección de NOx utilizando óxidos metálicos semiconductores y nanotubos de carbono.

Abstract

"Este trabajo detalla la fabricación de sensores flexibles y biodegradables para la detección de NO2. Estos sensores se construyeron depositando óxidos (o hidróxidos) de níquel dopados con Yb sobre un soporte flexible y biodegradable compuesto por láminas de algas y nanotubos de carbono (CNT). Los análisis de difracción de rayos X revelaron que los compuestos utilizados presentaban fases hexagonal y cúbica. Se sintetizaron dos variantes, denominadas NiYe200-OH y NiYe400-O, a temperaturas de 200 y 400 °C, respectivamente. La microscopía electrónica de barrido mostró que estos compuestos consistían en micropartículas porosas, esenciales para la detección de gases. Las pruebas de detección de NO2 (100 ppm a temperatura ambiente) demostraron que los sensores fabricados con NiYe200-OH y NiYe400-O presentaron tiempos de respuesta/recuperación más bajos, destacándose con 16/252 s y 19/361 s, respectivamente. Además, se presentó el rendimiento de sensores estirables para la detección de NO2, fabricados con nanotubos de carbono multipared (MWCNT) y compuestos de CeO2 sobre caucho de silicona. Los resultados indicaron que los sensores estirados al 100% de deformación exhibieron la mejor respuesta de detección, siendo ≈3.25 veces más rápida que la del sensor no estirado (0% de deformación), con tiempos de respuesta/recuperación de 25.6 y 383.9 s, respectivamente. La mejora se atribuyó al aumento de defectos de vacantes de oxígeno en la superficie del sensor durante la deformación. Adicionalmente, se depositaron compuestos de MWCNTs/CeO2 sobre un sustrato a base de gelatina, logrando un sensor flexible y biodegradable con tiempos de respuesta/recuperación aún más bajos (22.9/345.2 s). Los resultados destacan la eficiencia de estos sensores, con tiempos de respuesta entre los más bajos registrados y un bajo consumo de energía (50-67 µW)."

"This work describes the fabrication of flexible and biodegradable sensors for the detection of NO2. These sensors were constructed by depositing nickel oxides (or hydroxides) doped with Yb onto a flexible and biodegradable substrate composed of algae sheets and carbon nanotubes (CNT). X-ray diffraction analyses revealed that the utilized compounds exhibited hexagonal and cubic phases. Two variants were synthesized, namely NiYe200-OH and NiYe400-O, at temperatures of 200 and 400 °C, respectively. Scanning electron microscopy showed that these compounds consisted of porous microparticles, crucial for gas detection. Detection tests for NO2 (100 ppm at room temperature) demonstrated that sensors fabricated with NiYe200-OH and NiYe400-O exhibited lower response/recovery times, standing out with 16/252 s and 19/361 s, respectively. Furthermore, the performance of stretchable sensors for NO2 detection was presented, manufactured by depositing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and CeO2 compounds onto silicone rubber. The results indicated that sensors stretched to 100% deformation showed the best detection response, being ≈3.25 times faster than the non-stretched sensor (0% deformation), with response/recovery times of 25.6 and 383.9 s, respectively. The improvement was attributed to the increase in oxygen vacancy defects on the sensor surface during deformation. Additionally, MWCNTs/CeO2 compounds were deposited on a gelatin-based substrate, achieving a flexible and biodegradable sensor with even lower response/recovery times (22.9/345.2 s). The results highlight the efficiency of these sensors, with response times among the lowest recorded and low energy consumption (50-67 µW)."