ساخت سنسور رطوبت با استفاده از نانو لوله های کربنی
فرمت فایل دانلودی: .docxفرمت فایل اصلی: doc
تعداد صفحات: 118
ساخت سنسور رطوبت با استفاده از نانو لوله های کربنی
نوع فایل: word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 118 صفحه
چکیده
امروزه سنسورهای رطوبت کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف از جمله پروسه های کنترل محیط زیست, کاربردهای خانگی, صنعت خودروسازی, پزشکی, کشاورزی و صنایع شیمیایی بدست آورده اند.تا به امروز ساختارهای مختلفی برای سنسور رطوبت پیشنهاد شده است که پس از مروری بر این مطالعات, در این پژوهش ساختار جدیدی از سنسور رطوبت با هدف تجاری سازی ارائه شده است.در این ساختار از رونشانی بخار شیمیایی نانو لوله های کربنی بر روی کریستال استفاده گردیده و تغییرات خطی مقاومت نانو لوله های کربنی در معرض رطوبت مطالعه شده است.آزمایش های انجام شده بر روی سنسور شامل بررسی رفتار دمایی, زمان افت وخیز, بازپخت دمایی, تاثیر اندازه, تکرار پذیری, اثرمزاحمت ها و حد تشخیص آن بوده و نتایج هریک از آزمایش هاگزارش شده است.همچنین نانو ساختار های کربنی متفاوتی مانند نانو لوله های کربنی تک جداره و چند جداره, نانو فیبر کربن, کربن فعال شده و ترکیب هریک با کلرید لیتیوم, رونشانی و رفتار هریک گزارش شده است. سپس با استفاده از نرم افزار, دو نمونه ساختار کامل و نقص دار نانو لوله کربنی با حضور و بدون حضور مولکول آب شبیه سازی گردید و با استفاده از تئوری تابعی چگالی و تقریب چگالی موضعی رفتار ساختار بررسی شد که نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی تطابق دارد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان دهنده اینست که سنسور پیشنهادی کاندیدای خوبی برای استفاده در صنعت می باشد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل ۱ مقدمه 1
۱-۱- واحدهای اندازه گیری رطوبت 2
۱-۲- ارتباط بین واحدهای مختلف 3
فصل ۲ انواع سنسورهای رطوبت 6
۲-۱- مکانیزم های مختلف شناسایی رطوبت 6
۲-۱-۱- نم سنج دمایی 7
۲-۱-۲- سنسور نقطه شبنم LiCl 8
۲-۱-۳- سنسورهای رطوبت خازنی 9
۲-۱-۴- سنسورهای رطوبت مقاومتی 11
۲-۱-۵- سنسورهای رطوبت Hygrometric 12
۲-۱-۶- رطوبت سنج های نوری 13
۲-۱-۷- سنسورهای رطوبت وزنی 14
۲-۲- خواص شیمیایی مواد به کار رفته در انواع مختلف سنسورهای رطوبت 16
۲-۲-۱- مواد حساس سرامیکی 16
۲-۲-۱-۱- اکسید آلومینیوم 19
۲-۲-۱-۲- اکسید تیتانیوم 19
۲-۲-۱-۳- اکسید سیلیکون 20
۲-۲-۱-۴- ترکیبات اسپینال 21
۲-۲-۲- استفاده از نانو لوله کربنی در سنسورهای رطوبت 22
فصل ۳ نحوه ساخت سنسور و دستگاه های اندازه گیری 26
۳-۱- مروری بر نانو لوله های کربنی 26
۳-۱-۱- ساختار نانو لوله های کربنی 29
۳-۱-۲- روش های تولید نانو لوله ها 31
۳-۱-۲-۱- روش رسوب گذاری بخار شیمیایی (CVD) 31
۳-۱-۲-۲- روش قوس الکتریکی 32
۳-۱-۲-۳- روش تبخیر لیزری 32
۳-۱-۳- خصوصیات نانو لوله های کربنی و کاربردهای آن 33
۳-۲- روش ساخت سنسور مورد مطالعه در این پایان نامه 36
۳-۳- شماتیک مداری سیستم های اندازه گیری 39
۳-۳-۱- دستگاه اندازه گیری شماره یک 39
۳-۳-۲- دستگاه اندازه گیری شماره دو 42
۳-۳-۳- دستگاه اندازه گیری شماره سه 43
۳-۳-۴- دستگاه اندازه گیری شماره چهار 44
فصل ۴ شبیه سازی و آزمایش ها 46
۴-۱- بررسی عملکرد سنسور از دیدگاه تئوری 46
۴-۱-۱- مقدمه ای بر تئوری تابعی چگالی(DFT) 50
۴-۱-۲- حل معادله شرودینگر 51
۴-۱-۳- تئوری های هوهنبرگ-کوهن 52
۴-۱-۴- تئوری کوهن-شم 54
۴-۱-۵- تقریب چگالی موضعی(LDA) 56
۴-۱-۶- نتایج شبیه سازی عملکرد سنسور با استفاده ار تئوری DFT وتقریبLDA 58
۴-۲- نتایج آزمایش ها 62
۴-۲-۱- بررسی تغییرات مقاومت سنسور مورد مطالعه در معرض تغییرات رطوبت 62
۴-۲-۲- بررسی زمان افت و خیز 63
۴-۲-۳- بررسی رفتار دمایی سنسور 67
۴-۲-۳-۱- دما متغییر و رطوبت ثابت 67
۴-۲-۳-۲- دما و رطوبت هر دو متغیر 68
۴-۲-۴- بررسی تغییر اندازه سنسور 69
۴-۲-۵- بررسی اثر مزاحمت ها 72
۴-۲-۶- بررسی باز پخت دمایی سنسور 73
۴-۲-۷- بررسی حد تشخیص سنسور 74
۴-۲-۸- بررسی تکرار پذیری 74
۴-۲-۹- مقایسه با یک نمونه سنسور ساخته شده در سایر مقالات 76
۴-۲-۱۰- بررسی دیگر نانو ساختارهای کربنی جهت سنسور رطوبت 78
فصل ۵ نتیجه گیری و پیشنهادات 86
۵-۱- نتیجه گیری 86
۵-۲- پیشنهادات جهت ادامه کار 87
مراجع 89
پرداخت با کلیه کارتهای عضو شتاب امکان پذیر است.