Naslov (srp)

Развој, физичкохемијска карактеризација и оптимизација самонапајајућег електрохемијског сензора влажности ваздуха на бази танкослојног алуминијума : докторска дисертација

Autor

Bošković, Marko V., 1994-

Doprinosi

Sarajlić, Milija, 1972-
Damjanović-Vasilić, Ljiljana, 1971-
Gavrilov, Nemanja
Vasiljević-Radović, Dana, 1981-
Šljukić-Paunković, Biljana, 1975-

Opis (srp)

Циљ дисертације је развој новог типа сензора влажности ваздуха. Развијени сензор имаструктуру интердигиталног кондензатора, израђеног од алуминијума, димензија редавеличине 1 mm2. Сензор је израђен фотолитографским процесом. Приказан је нови начин заактивирање алуминијума, применом једносмерне струје. Оптичком и микроскопијоматомских сила су одређене морфолошке карактеристике структуре. Скенирајућомелектронском микроскопијом са енергијски дисперзивном спектроскопијом верификована јегеометрија структуре и извршена је елементна анализа.Рендгеноструктурном анализом је утврђено да алуминијум има поликристалну структуру.Инфрацрвеном спектроскопијом са Фуријеовом трансформацијом је утврђено да се приликомреакције формирају хидроксиди алуминијума. Извршен је и прорачун енергије адсорпцијеводе на алуминијуму. Електрохемијском импедансном спектроскопијом је одређеноеквивалентно коло сензора. Показано је да се рад сензора заснива на корозији алуминијума.Електричним мерењима одређена је временска резолуција одзива сензора (време одзива је 10ms, време опоравка је 55 ms). Показано је да је сигнал пропорционалан локалној влажности, уопсегу од 30 % - 70 %, уз температурску зависност. Закључено је да је зависност напона одтемпературе последица промене адсорпционе равнотеже. Показано је да је мерење релативневлажности ваздуха највероватније омогућено спрезањем радиофреквентних иелектрохемијских сигнала.Приказани су начини мерења са бољим односом сигнал шум.Практична примена сензора приказана је у експерименту у којем је коришћен као уређај запраћење дисања.Најзначајнији допринос дисертације је развој самонапајајућег сензора влаге, односно уређајакоји функционише без спољашњег напајања. Резултат дисертације је иновативан уређај, првипут публикован на светском нивоу.

Opis (srp)

Физичка хемија - Физичка хемија материјала, физичка хемија - електрохемија / Physical chemistry - Physical chemistry of materials, Physical chemistry - Electrochemistry Datum odbrane: 07.07.2022.

Opis (eng)

The aim of this dissertation is the development of a new type of humidity sensor. The sensor isdesigned as an interdigitated capacitor, made out of aluminum, dimensions are of the order of 1 mm2.It was fabricated using a photolithographic process. A novel procedure for aluminum activation byapplying direct current is presented. Morphological characteristics of the structure were revealed byoptical and atomic force microscopy. By employing scanning electron microscopy with energydispersive microscopy, geometry of the structure was verified and elemental analysis was performed.X-ray diffraction showed that aluminum has a polycrystalline structure. Fourier transform Infraredspectroscopy showed that aluminum hydroxides are formed during reaction. Adsorption energy wasalso calculated. The equivalent circuit of the sensor was revealed by electrochemical impedancespectroscopy. It was shown that working principle is based on corrosion of aluminum. The timeresponse of the sensor was obtained by electrical measurements (response and recovery time werefound to be 10 ms and 55 ms, respectively). It was shown that the response is proportional to the localhumidity, in the range of 30 % to 70 % with temperature dependence. This dependence is aconsequence of changes in the adsorption equilibrium. It was concluded that humidity measurementwas provided by coupling RF and electrochemical signals.Measurement configurations for signal with a higher signal-to-noise ratio were presented. Practicalapplication of sensor was demonstrated through its usage as human breath detection device.The most significant contribution is the development of a full self-powered humidity sensor. Theresult of the dissertation is a completely innovative device, published for the first time worldwide.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Deliti pod istim uslovima 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Hemija procesa visokih energija. Elektrohemija

самонапајајући сензори, сензори влажности ваздуха, алуминијум-ваздух батерије, електрохемијска корозија

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Hemija procesa visokih energija. Elektrohemija

self-powered sensors, humidity sensors, aluminum-air battery, electrochemical corrosion