Flexible humidity sensors based on aerosol printed green graphene inks

Résumé

Dans cette étude, des capteurs d'humidité entièrement flexibles à base de graphène ont été développés et étudiés. Premièrement, trois encres vertes au graphène ont été formulées par l'exfoliation en phase liquide (LPE) de graphite dans des stabilisants biocompatibles (biopolymères) liés à l'eau ; triton X-100, tween-20 et gélatine. Ces produits sont écoresponsables, car ils sont exemptés de les composés organiques volatils (COVs) et de composés nocifs. Les encres au graphène (GGe, GTr et GTw) ont été préparées avec des concentrations optimisées de biopolymères de 0,1 mg.mL-1 de gélatine, 1 mg.mL-1 de triton X- 100 et 1,5 mg.mL-1 de tween-20, respectivement. Les films de graphène imprimés par aérosol avec une épaisseur de 500 nm ont montré une résistance de couche (Rs) de 2,6 kΩ/□ pour GTr, 5 kΩ/□ pour GTw et 14 kΩ/□ pour GGe. La faible Rs pour GTr est attribuée à de meilleures propriétés mouillabilité et d'adhérence de l'encre sur les substrats en polyéthylène téréphtalate (PET). Par conséquent, il a été choisi pour développer les capteurs d'humidité en graphène vert. L'encre GTr a ensuite été modifiée avec diverses concentrations de gélatine pour améliorer la résistance mécanique et les performances de détection d'humidité du capteur. La concentration retenue est de 1 mg/mL et celle-ci est utilisée pour le reste de la recherche. Cette encre (1Ge- GTr) a été imprimée sur des électrodes de carbone sérigraphiées sur un substrat PET, ce qui a donné un capteur d'humidité en graphène vert et flexible. Le 1Ge-GTr a montré une réponse linéaire dans la plage d'humidité relative (HR) de 30 % HR à 90 % HR, une bonne sensibilité de 0,55 %/HR% à 25 °C, une réponse ultrarapide en quelques secondes et une indépendance par rapport aux variations de température allant de 22°C à 70°C. De plus, le capteur a montré une efficacité élevée pour la détection de l'humidité, faisant du capteur un candidat potentiel pour la mise en oeuvre dans des applications Internet des objets (IoT) réelles.

Date	23 mars 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ricardo Izquierdo (Directeur(-trice))