Design, fabrication and characterisation of humidity and force sensors based on carbon nanomaterials

Abstract

Detection and control of humidity is very important in our everyday life. Humidity sensors are used in many areas, such as meteorology, environmental protection, medicine, food industry, agriculture, etc. Various transduction techniques, such as capacitive, resistive, acoustic, optical and mechanical, have been adopted for the design of humidity sensors.In the last two decades, carbon nanomaterials materials, especially graphene, are taking their place in the production of humidity sensors. In addition to graphene, graphene oxide (Graphene-oxide-GO) is involved in many areas from electronics to sensors. Printed electronics increasingly becomes the leading technology in the fabrication of sensors. In addition to inexpensive manufacturing and additive processes with reduced infrastructure, the benefits of printed technology are lowpower components, flexible, transparent, thin, components that can be embedded in/on clothes, as well as the production of a large number of components. In the last few years, robots are more involved in human’s life, which has led to the need for advanced research in the field of robotics. People communicate with the environment using four senses: touch, hearing, sight and taste. The sense of touch allows people to grab various objects, lift them, perform various tasks, etc. For this reason, it is very important to develop touch sensors, that is, the sensors that will be incorporated into robotic fingers. As one type of such sensor, Force Sensing Resistors (FSR) are used. In these sensors, there is a change in resistance if the sensor is affected by a certain force.

Детекција и контрола влажности су од суштинског значаја у нашем свакодневном животу. Сензори влаге се користе у многим областима, као што су метеорологија, заштита животне средине, медицина, прехрамбена индустрија, пољопривреда, итд. За дизајн сензора влаге углавном се користе капацитивне, резистивне, акустичне, механичке или оптичке структуре. У посљедње двије деценије све више се користе наноструктурни угљенични материјали, посебно графен. Поред графена велику пажњу у многим областима од електронике до сензора је привукао графен-оксид (Graphene-oxide - GO). Штампана електроника све више постаје водећа технологија у изради сензора. Поред јефтине израде и адитивних процеса са смањеном инфраструктуром, предности штампане технологије су компоненте мале масе, савитљиве, транспарентне, танке, компоненте које се могу уградити у/на гардеробу и носити, као и производња великог броја компоненти. У последњих неколико година роботи се све више укључују у људски живот, што је довело до потребе за усавршавањем у области роботике. Људи са окружењем комуницирају помоћу четири чула: додира, слуха, вида и укуса. Чуло додира људима омогућава да дохвате различите предмете, подигну их, обављају различите задатке, итд. Из тог разлога је развој сензора додира, односно сензора који би се уградили у роботске прсте, од веома великог значаја. Као једна врста таквих сензора су отпорнички сензори силе (Force Sensing Resistors - FSR). Код ових сензора долази до промјене отпорности уколико се на сенсор дјелује одређеном силом.

Detekcija i kontrola vlažnosti su od suštinskog značaja u našem svakodnevnom životu. Senzori vlage se koriste u mnogim oblastima, kao što su meteorologija, zaštita životne sredine, medicina, prehrambena industrija, poljoprivreda, itd. Za dizajn senzora vlage uglavnom se koriste kapacitivne, rezistivne, akustične, mehaničke ili optičke strukture. U posljednje dvije decenije sve više se koriste nanostrukturni ugljenični materijali, posebno grafen. Pored grafena veliku pažnju u mnogim oblastima od elektronike do senzora je privukao grafen-oksid (Graphene-oxide - GO). Štampana elektronika sve više postaje vodeća tehnologija u izradi senzora. Pored jeftine izrade i aditivnih procesa sa smanjenom infrastrukturom, prednosti štampane tehnologije su komponente male mase, savitljive, transparentne, tanke, komponente koje se mogu ugraditi u/na garderobu i nositi, kao i proizvodnja velikog broja komponenti. U poslednjih nekoliko godina roboti se sve više uključuju u ljudski život, što je dovelo do potrebe za usavršavanjem u oblasti robotike. LJudi sa okruženjem komuniciraju pomoću četiri čula: dodira, sluha, vida i ukusa. Čulo dodira ljudima omogućava da dohvate različite predmete, podignu ih, obavljaju različite zadatke, itd. Iz tog razloga je razvoj senzora dodira, odnosno senzora koji bi se ugradili u robotske prste, od veoma velikog značaja. Kao jedna vrsta takvih senzora su otpornički senzori sile (Force Sensing Resistors - FSR). Kod ovih senzora dolazi do promjene otpornosti ukoliko se na sensor djeluje određenom silom.