ساخت و مشخصه یابی حسگر رطوبت خازنی مبتنی بر ساختار al/al2o3 porous/ag porous

رطوبت از جمله مهمترین کمیت هایی است که باید مقدار دقیق آن در بسیاری از محیط ها اندازه گیری و کنترل شود. اندازه گیری و کنترل رطوبت در بسیاری از کاربردها مانند ساخت تولیدات حساس به رطوبت، مخازن نگهداری، اتاق های کامپیوتر، مدیریت انرژی، بیمارستان ها، موزه ها، صنایع نساجی، پزشکی، کشاورزی و کتابخانه ها اهمیت زیادی پیدا کرده است. انواع مختلفی از حسگرهای رطوبت بر اساس سازوکارهای حسگری مقاومتی، خازنی، مکانیکی، وزن سنجی، گرمایی و نوری توسعه داده شده است. حسگرهای رطوبت خازنی به دلیل مشخصه های حسگری مناسب به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل این امر پایداری حرارتی، کارکردن در محدوده وسیعی از رطوبت و دما، پاسخ خطی به رطوبت، حساسیت بالا، مقاوم بودن در مقابل بخارهای شیمیایی و تولید آسان این حسگرها است. در این حسگرها یک دی الکتریک متخلخل یا جاذب رطوبت محصور شده بین دو الکترود فلزی نقش آشکارساز را ایفا می کند. تغییر میزان آب لایه متخلخل باعث تغییر ثابت دی الکتریک و در نتیجه تغییر ظرفیت خازنی حسگر می شود. موضوع این پروژه ساخت و مشخصه یابی حسگر رطوبت خازنی مبتنی بر ساختار al/al2o3 porous/ag porous است. برای ایجاد اکسید بر روی زیرپایه آلومینیوم از روش آندیزاسیون الکتروشیمیایی استفاده شد. با تنظیم مناسب پارامترهای آندیزاسیون و زدایش، نمونه های مختلفی از اکسید متخلخل بر روی آلومینیوم رشد داده شد. ریزساختار اکسید در نمونه های مختلف توسط تصویربرداری الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های مناسب از نظر تخلخل اکسید برای ساخت حسگر مورد استفاده قرار گرفتند. به دلیل اینکه الکترود بالایی باید نفوذپذیر خوبی برای آب باشد باید از روشی برای ایجاد آن استفاده کرد که دارای تخلخل مناسبی باشد. به همین دلیل از روش نشانش drop cast برای ایجاد لایه نازک و متخلخل نقره به عنوان الکترود دوم بر روی نمونه ها استفاده گردید. برای اندازه گیری پاسخ حسگر در شرایط محیطی مختلف یک سامانه که امکان انجام آزمایش ها در شرایط مورد نظر را فراهم کند طراحی و ساخته شد. با انجام آزمایش های متفاوت، پاسخ حسگر در رطوبت ها، فرکانس ها و دماهای مختلف اندازه گیری شد و مشخصه هایی مانند اندازه امپدانس، ظرفیت خازنی و مقاومت با استفاده از مدل موردنظر استخراج گردید. نتایج نشان داد که حسگر ساخته شده در رطوبت های بالا دارای حساسیت مناسبی است. همچنین با انجام آزمایش هایی، پایداری، تکرارپذیری، پاسخ گذرا و اثر دما بر روی مشخصه ظرفیت خازنی حسگر نیز بررسی شد. در ادامه با بررسی فرآیند نفوذ-جذب مولکول های آب در دی الکتریک متخلخل، نحوه تغییر ظرفیت خازنی حسگر با رطوبت در مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ایزوترم جذب freundlich، مدل خوبی برای جذب بخار آب در آلومینا توسط حسگر ساخته شده است و مدل ارائه شده به خوبی پاسخ حسگر را در کل محدوده رطوبت آزمایش شده توجیه می کند.