РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ
Introduction. The measurement of relative air humidity plays a crucial role in various aspects of human life, such as climate control systems, medical breath and skin hydration monitoring. Typically, humidity sensors use inorganic materials and petroleum-derived polymers. However, there is a growing...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
PH “Akademperiodyka”
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/616 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Science and Innovation |
Institution
Science and Innovation| id |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-616 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Science and Innovation |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-07-02T18:35:51Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
наноцелюлоза сенсори вологості біорозкладні сенсори резистивні сенсори |
| spellingShingle |
наноцелюлоза сенсори вологості біорозкладні сенсори резистивні сенсори LAPSHUDA, V. KOVAL, V. DUSHEIKO, M. YASIIEVYCH, Yu. BARBASH, V. YASHCHENKO, O. РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| topic_facet |
наноцелюлоза сенсори вологості біорозкладні сенсори резистивні сенсори Nanocellulose humidity sensors biodegradable sensors resistive sensors |
| format |
Article |
| author |
LAPSHUDA, V. KOVAL, V. DUSHEIKO, M. YASIIEVYCH, Yu. BARBASH, V. YASHCHENKO, O. |
| author_facet |
LAPSHUDA, V. KOVAL, V. DUSHEIKO, M. YASIIEVYCH, Yu. BARBASH, V. YASHCHENKO, O. |
| author_sort |
LAPSHUDA, V. |
| title |
РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| title_short |
РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| title_full |
РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| title_fullStr |
РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| title_full_unstemmed |
РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ |
| title_sort |
резистивні датчики на основі наноцелюлози для виявлення вологості повітря |
| title_alt |
Nanocellulose-Based Resistive Sensors for Air Humidity Measurements |
| description |
Introduction. The measurement of relative air humidity plays a crucial role in various aspects of human life, such as climate control systems, medical breath and skin hydration monitoring. Typically, humidity sensors use inorganic materials and petroleum-derived polymers. However, there is a growing trend towards the transition to biodegradable materials, which eliminates the need for waste disposal.Problem Statement. Currently, nanocellulose (NC) has been being explored as a promising material for humidity sensors. However, the influence of the chemical composition and nanoparticle size of NC on the sensor characteristics remains understudied.Purpose. This study aims to investigate the influence of the chemical composition and structure of NC on the parameters of humidity sensors.Materials and Methods. NC has been synthesized from reed stalks and wheat straw bz the oxidation and acid hydrolysis methods. NC-film sensors having a mass within 0.3—3 mg have been fabricated. The static parameters (response, sensitivity, reversibility, and repeatability) and the dynamic parameters (short and long-term stability, response and recovery time) of the sensors have been analyzed.Results. The manufacturing method influences the NC chemical composition, while the origin material affects its structure. The sensors produced by the oxidation method have demonstrated improved sensitivity (2.69 · 106), response (0.2 (%RH)–1), recovery time (60 s) and long-term stability (1.44%) as compared with those made by the hydrolysis method. Additionally, the application of wheat straw NC as origin material has resulted in improved reversibility (5%), repeatability (5% deviation), short-term stability (30% deviation), and response time (1 s) as compared with the reed stalks NC.Conclusions. It has been established that the origin material of nanocellulose influences the reversibility, repeatability, response time, and short-term stability of the sensors. The manufacturing method has effect on the sensitivity, response, recovery time, and long-term stability of the sensors. |
| publisher |
PH “Akademperiodyka” |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/616 |
| work_keys_str_mv |
AT lapshudav nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT kovalv nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT dusheikom nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT yasiievychyu nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT barbashv nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT yashchenkoo nanocellulosebasedresistivesensorsforairhumiditymeasurements AT lapshudav rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ AT kovalv rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ AT dusheikom rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ AT yasiievychyu rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ AT barbashv rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ AT yashchenkoo rezistivnídatčikinaosnovínanocelûlozidlâviâvlennâvologostípovítrâ |
| first_indexed |
2025-09-24T17:19:08Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:19:08Z |
| _version_ |
1850411136094044160 |
| spelling |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-6162024-07-02T18:35:51Z Nanocellulose-Based Resistive Sensors for Air Humidity Measurements РЕЗИСТИВНІ ДАТЧИКИ НА ОСНОВІ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ LAPSHUDA, V. KOVAL, V. DUSHEIKO, M. YASIIEVYCH, Yu. BARBASH, V. YASHCHENKO, O. наноцелюлоза, сенсори вологості, біорозкладні сенсори, резистивні сенсори Nanocellulose humidity sensors biodegradable sensors resistive sensors Introduction. The measurement of relative air humidity plays a crucial role in various aspects of human life, such as climate control systems, medical breath and skin hydration monitoring. Typically, humidity sensors use inorganic materials and petroleum-derived polymers. However, there is a growing trend towards the transition to biodegradable materials, which eliminates the need for waste disposal.Problem Statement. Currently, nanocellulose (NC) has been being explored as a promising material for humidity sensors. However, the influence of the chemical composition and nanoparticle size of NC on the sensor characteristics remains understudied.Purpose. This study aims to investigate the influence of the chemical composition and structure of NC on the parameters of humidity sensors.Materials and Methods. NC has been synthesized from reed stalks and wheat straw bz the oxidation and acid hydrolysis methods. NC-film sensors having a mass within 0.3—3 mg have been fabricated. The static parameters (response, sensitivity, reversibility, and repeatability) and the dynamic parameters (short and long-term stability, response and recovery time) of the sensors have been analyzed.Results. The manufacturing method influences the NC chemical composition, while the origin material affects its structure. The sensors produced by the oxidation method have demonstrated improved sensitivity (2.69 · 106), response (0.2 (%RH)–1), recovery time (60 s) and long-term stability (1.44%) as compared with those made by the hydrolysis method. Additionally, the application of wheat straw NC as origin material has resulted in improved reversibility (5%), repeatability (5% deviation), short-term stability (30% deviation), and response time (1 s) as compared with the reed stalks NC.Conclusions. It has been established that the origin material of nanocellulose influences the reversibility, repeatability, response time, and short-term stability of the sensors. The manufacturing method has effect on the sensitivity, response, recovery time, and long-term stability of the sensors. Вступ. Вимірювання відносної вологості повітря є важливим у таких сферах життєдіяльності людини як системи клімат-контролю, медичного моніторингу дихання, а також відслідковування потовиділення/зволоження шкіри пацієнтів. Зазвичай, сенсори виготовляють із неорганічних матеріалів та полімерів, отриманих із нафти. Сучасним трендом є перехід до біорозкладних природніх матеріалів, які не потребують подальшої утилізації.Проблематика. На сьогодні існують досліди з використання наноцелюлози (НЦ) як чутливого елемента сенсорів, однак вплив хімічного складу та розміру наночасток НЦ на характеристики сенсорів не досліджено.Мета. Встановити вплив хімічного складу та розміру наночасток НЦ на характеристики сенсорів вологості.Матеріали й методи. Для виконання роботи було синтезовано НЦ із очерету та соломи пшениці методами ТЕМПО та кислотного гідролізу, виготовлено сенсори із масою плівки НЦ від 0,3 мг до 3 мг. Було досліджено статичні параметри (відгук, чутливість, реверсивність та повторюваність) та динамічні параметри (коротко- та довготривала стабільність, час відгуку та відновлення) сенсорів.Результати. Встановлено, що метод виготовлення НЦ впливає на її хімічний склад, а вихідний матеріал синтезу наноцелюлози впливає на її структуру. Найкращі показники відгуку (2,69 · 106 c), чутливості (0,2(%RH)–1), часу відновлення (60 с), а також довготривалої стабільності (1,44 %) показує метод ТЕМПО порівняно з методом гідролізу. Сенсори, виготовлені із НЦ з соломи пшениці, демонструють найкращу реверсивність (гістерезис 5%), повторюваність (відхилення 5 %), короткочасну стабільність (відхилення 30 %) та час відгуку (1 с).Висновок. Визначено, що вихідний матеріал впливає на реверсивність, повторюваність, короткочасну стабільність та час відгуку сенсорів, а метод виготовлення — на чутливість, відгук, довготривалу стабільність та час відновлення. PH “Akademperiodyka” 2024-07-02 Article Article Рецензована стаття Peer-reviewed article application/pdf https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/616 10.15407/scine20.04.049 Science and Innovation; Том 20 № 4 (2024): Science and Innovation; 49-60 Science and Innovation; Vol. 20 No. 4 (2024): Science and Innovation; 49-60 2413-4996 2409-9066 10.15407/scine20.04 en https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/616/222 Copyright (c) 2024 Copyright Notice Authors published in the journal “Science and Innovation” agree to the following conditions: Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication. Authors may enter into separate, additional contractual agreements for non-exclusive distribution of the version of their work (article) published in the journal “Science and Innovation” (for example, place it in an institutional repository or publish in their book), while confirming its initial publication in the journal “Science and innovation.” Authors are allowed to place their work on the Internet (for example, in institutional repositories or on their website). https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ |