2019-12-02
org.kosen.entty.User@57679ca4
박지명(wlaud332)
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나노가스센서의 작동 원리의 대해서 알고 싶습니다. 일반 가스센서의 원리와 메커니즘은 거의 비슷하겠지만 재료의 따라 달라지는 경우가 많아서 알기가 어렵네요. 또 나노가스센서의 들어가는 나노재료의 종류에 대해 알고 싶습니다. 예를 들면 탄소나노튜브나 아니면 나노와이어 같은 것 들이요.
- 가스센서
- 나노가스센서 종류
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답변 2
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답변
이동진님의 답변
2019-12-03- 3
센서는 측정 방식에 따라서 전기적, 광학적, 전기화학적, 기계적 센서 등으로 분류가 됩니다. 저항 혹은 전류 변화를 측정하는 전기적 센서에 대해 말씀드리면, 센서에 사용되는 물질은 majority carrier의 종류에 따라서 p-type 혹은 n-type semiconductor로 분류됩니다. 많이 사용되는 물질은 대표적으로 metal-oxide semicondutor 혹은 carbon-based material 인데요. metal-oxide semiconductor의 종류에는 SnO2, ITO, CuO2 등이 사용됩니다. carbon-based material은 carbon nanotube, graphene, reduced graphene oxide 등이 사용되고요. 가스센서의 성능을 나타내는 대표적인 지표는 감도(sensitivity)와 선택성(selectivity) 인데요. 감도를 향상시키기 위한 전략중의 하나가 나노구조를 이용하는 것입니다. 나노구조를 사용하면 센싱하고자 하는 가스와의 반응면적이 넓어져서 미량의 가스분자도 검출할 수 있죠. 선택성을 향상시키기 위한 전략중의 하나는 앞에 말씀드린 metal-oxide semiconductor 혹은 carbon-based material 표면에 특정가스에 선택성을 갖는 물질을 기능화(functionalization)하는 것입니다. 그 밖에 reproducibility, reliability, operating temperature, reaction time 등 여러가지 특성지표 들이 있습니다.
전기적 가스센서의 주요 메커니즘은 센서 표면과 가스와의 반응에 의해서 majority carrier (electron or hole)의 변화에 의한 저항 혹은 전류 변화를 측정합니다.
혹시, 논문 검색이 가능하다면, 가스센서에 대한 많은 논문이 있어요. review 논문 중심으로 살펴보면 원리 및 최신동향에 대해 더 정확한 정보를 얻을 수 있을 겁니다. -
답변
조수호님의 답변
2019-12-03- 1
참고하시면 이해하는데 도움이 될거에요.
file:///C:/Users/qq/AppData/Local/Microsoft/Windows/INetCache/IE/WFALGEGV/나노센서.pdf
가스센서는 대부분의 경우 감지 물질이 금속 전극이 올라간 기판 위에 증착되는 원리입니다. 탄소나노튜브 가스센서는 금속 전극이 올라간 기판 위에 감지 물질로 탄소나노튜브가 쓰이는 것입니다. 가스센서의 구조는 매우 간단하나 제조하는 것이 쉽지 않은 단점이 있다. 또한 탄소나노튜브 가스센서도 우수한 특성의 센서를 제작하기 위해서는 특정 가스를 선택적으로 감지할 수 있는 선택성이 우수해야 합니다. 하지만 탄소나노튜브 가스센서는 선택성이 낮은 단점이 있습니다. 이를 극복하기 위해 다양한 물질을 첨가하거나 인가전압 및 작동온도를 조절하여 선택성을 높이는 연구도 많이 진행되고 있습니다. 또한 감도를 향상시키기 위해 다른 물질을 첨가하여 탄소나노튜브만으로 센서를 제작했을 때보다 감도가 크게 향상된 센서도 제작되고 있습니다. 가령 단일벽 탄소나노튜브와 Pd를 첨가했을 경우에 수소가스에 대한 가스 감응을 나타낸다. 그림을 보면 탄소나노튜스에 Pd를 첨가하면 수소가스에 대한 감응이 더 커지는 것을 알 수 있다. 탄소나노튜브는 현재까지 인간이 만들 수 있는 나노 물질 중에서 전기적 특성이 가장 좋은 물질입니다. 아직까지 탄소나노튜브의 합성 및 제조공정이 쉽지 않아 문제점이 많지만 앞으로 많은 연구를 통해 이를 극복해 나간다면 최고의 센서물질이 될거라 생각합니다.
출처 : 테크월드(http://www.epnc.co.kr)
좋은 정보 감사합니다^^