Tato diplomová práce popisuje přípravu senzoru pro detekci organických par na bázi po-lymerní matrice a uhlíkových nanotrubic jako elektricky vodivého plniva. Aktivní snímací vrstva tvořená z polymerního kompozitu na bázi polymer/uhlíkové nanotrubice je vytvořena metodou máčení připravených elektrod do polymerního roztoku s dispergovaným plnivem. Tímto způsobem je připravena homogenní vrstva, která změnou své elektrické vodivosti citlivě reaguje na přítomnost par organických rozpouštědel. Tento senzor byl takto testován pro vybranou skupinu par organických rozpouštědel. Byly zvoleny takové rozpouštědla, které různě intenzivně interagují s matricí, tzn., bobtnají ji, rozpouštějí nebo jsou z tohoto pohledu inertní. Zde heptan, toluen a aceton bobtnají/rozpouští polymerní matrici, naopak etanol nereaguje/nerozpouští matrici. Testovaly se takové polymerní matrice, které mají specifickou odezvu dané organické páry. Měření ukazují, že takto připravený senzor má selektivní odezvu pro nasycené páry rozpouštědel, které s matricí interagují nejlépe.
Annotation in English
This thesis describes the preparation of a sensor for detection of organic vapors based on a polymeric matrix and carbon nanotubes as an electrically conductive filler. Active sensing layer formed from a polymer based composite polymer / carbon nanotube is formed by dipping the electrodes into the prepared polymer solution dispersed filler. In this way, a homogeneous layer is ready to change their electrical conductivity is sensitive to the pre-sence of vapors of organic solvents. This sensor has been tested in this way for a selected group of vapors of organic solvents. They were chosen such solvent that strongly interact differently with the matrix, ie. It swell, dissolve or are inert in this respect. Here, heptane, toluene and acetone to swell / dissolve the polymeric matrix, while ethanol react / dissolve matrix. Tested with such a polymer matrix having a specific response of the organic vapor. Measurements show that the thus prepared sensor has a selective response for saturated vapors of solvents, which preferably interact with the matrix.
Tato diplomová práce popisuje přípravu senzoru pro detekci organických par na bázi po-lymerní matrice a uhlíkových nanotrubic jako elektricky vodivého plniva. Aktivní snímací vrstva tvořená z polymerního kompozitu na bázi polymer/uhlíkové nanotrubice je vytvořena metodou máčení připravených elektrod do polymerního roztoku s dispergovaným plnivem. Tímto způsobem je připravena homogenní vrstva, která změnou své elektrické vodivosti citlivě reaguje na přítomnost par organických rozpouštědel. Tento senzor byl takto testován pro vybranou skupinu par organických rozpouštědel. Byly zvoleny takové rozpouštědla, které různě intenzivně interagují s matricí, tzn., bobtnají ji, rozpouštějí nebo jsou z tohoto pohledu inertní. Zde heptan, toluen a aceton bobtnají/rozpouští polymerní matrici, naopak etanol nereaguje/nerozpouští matrici. Testovaly se takové polymerní matrice, které mají specifickou odezvu dané organické páry. Měření ukazují, že takto připravený senzor má selektivní odezvu pro nasycené páry rozpouštědel, které s matricí interagují nejlépe.
Annotation in English
This thesis describes the preparation of a sensor for detection of organic vapors based on a polymeric matrix and carbon nanotubes as an electrically conductive filler. Active sensing layer formed from a polymer based composite polymer / carbon nanotube is formed by dipping the electrodes into the prepared polymer solution dispersed filler. In this way, a homogeneous layer is ready to change their electrical conductivity is sensitive to the pre-sence of vapors of organic solvents. This sensor has been tested in this way for a selected group of vapors of organic solvents. They were chosen such solvent that strongly interact differently with the matrix, ie. It swell, dissolve or are inert in this respect. Here, heptane, toluene and acetone to swell / dissolve the polymeric matrix, while ethanol react / dissolve matrix. Tested with such a polymer matrix having a specific response of the organic vapor. Measurements show that the thus prepared sensor has a selective response for saturated vapors of solvents, which preferably interact with the matrix.
1. Vypracujte literární rešerši na zadané téma. 2. Zhodnoťte dosavadní možnosti detekce organických par a plynů pomocí uhlíkových alotropů a také jejich kompozitů. 3. Navrhněte senzor organických par a prakticky prověřte měřením jeho funkci. 4. Vyberte několik vhodných polymerů a vytvořte vodivou kompozitní strukturu. 5. Vytvořte senzorické pole nejméně o dvou senzorických členech se specifickou odezvou. 6. Zpracujete naměřená data jak graficky tak písemně.
Research Plan
1. Vypracujte literární rešerši na zadané téma. 2. Zhodnoťte dosavadní možnosti detekce organických par a plynů pomocí uhlíkových alotropů a také jejich kompozitů. 3. Navrhněte senzor organických par a prakticky prověřte měřením jeho funkci. 4. Vyberte několik vhodných polymerů a vytvořte vodivou kompozitní strukturu. 5. Vytvořte senzorické pole nejméně o dvou senzorických členech se specifickou odezvou. 6. Zpracujete naměřená data jak graficky tak písemně.
Recommended resources
Jing Li, Yijiang Lu, Qi Ye, Martin Cinke, Jie Han, and, and M. Meyyappan,Carbon Nanotube Sensors for Gas and Organic Vapor Detection, Nano Letters 2003 3 (7), 929-933, DOI: 10.1021/nl034220x Erik J. Severin,Brett J. Doleman, and, and Nathan S. Lewis, An Investigation of the Concentration Dependence and Response to Analyte Mixtures of Carbon Black/Insulating Organic Polymer Composite Vapor Detectors, Analytical Chemistry 2000 72 (4), 658-668, DOI: 10.1021/ac9910278 Mark C. Lonergan,Erik J. Severin,Brett J. Doleman,Sara A. Beaber,Robert H. Grubbs,* and, and Nathan S. Lewis, Array-Based Vapor Sensing Using Chemically Sensitive, Carbon BlackPolymer Resistors Chemistry of Materials 1996 8 (9), 2298-2312, DOI: 10.1021/cm960036j P. Slobodian, P. Riha, A. Lengalova, P. Svoboda, P. Saha, Multi-wall carbon nanotube networks as potential resistive gas sensors for organic vapor detection, Carbon, Volume 49, Issue 7, June 2011, Pages 2499-2507, ISSN 0008-6223, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2011.02.020.
Recommended resources
Jing Li, Yijiang Lu, Qi Ye, Martin Cinke, Jie Han, and, and M. Meyyappan,Carbon Nanotube Sensors for Gas and Organic Vapor Detection, Nano Letters 2003 3 (7), 929-933, DOI: 10.1021/nl034220x Erik J. Severin,Brett J. Doleman, and, and Nathan S. Lewis, An Investigation of the Concentration Dependence and Response to Analyte Mixtures of Carbon Black/Insulating Organic Polymer Composite Vapor Detectors, Analytical Chemistry 2000 72 (4), 658-668, DOI: 10.1021/ac9910278 Mark C. Lonergan,Erik J. Severin,Brett J. Doleman,Sara A. Beaber,Robert H. Grubbs,* and, and Nathan S. Lewis, Array-Based Vapor Sensing Using Chemically Sensitive, Carbon BlackPolymer Resistors Chemistry of Materials 1996 8 (9), 2298-2312, DOI: 10.1021/cm960036j P. Slobodian, P. Riha, A. Lengalova, P. Svoboda, P. Saha, Multi-wall carbon nanotube networks as potential resistive gas sensors for organic vapor detection, Carbon, Volume 49, Issue 7, June 2011, Pages 2499-2507, ISSN 0008-6223, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2011.02.020.
