[en] CHIPLESS RFID SENSOR USING GRAPHENE BASED STRUCTURES

[pt] SENSOR RFID SEM CHIP UTILIZANDO ESTRUTURAS BASEADAS EM GRAFENO

[pt] RENATO SILVEIRA FEITOZA

[pt] METAMATERIAL

[pt] ANTENA BASEADA EM GUIAS DE ONDA INTEGRADAS EM SUBSTRATO

[pt] OXIDO DE GRAFENO REDUZIDO

[pt] SENSOR RFID SEM CHIP

[en] METAMATERIAL

[en] SUBSTRATE INTEGRATED WAVEGUIDE ANTENNA

[en] REDUCED GRAPHENE OXIDE

[en] CHIPLESS RFID SENSOR

[pt] Estruturas baseadas em grafeno como óxido de grafeno (OG) e óxido de grafeno reduzido (OGr) vêm sendo amplamente utilizadas em aplicações de sensoriamento resistivo de gás. Entretanto, poucos projetos são efetuados utilizando métodos pervasivos e não intrusivos, que são importantes para aplicações onde intervenções podem ser problemáticas. Este trabalho apresenta a implementação de protótipos de sensores sem fio de baixo custo baseados na tecnologia de RFID sem chip, para sensoriamento de vapor de álcool, utilizando uma topologia de antena miniaturizada baseada em Metamateriais (MTMs) carregada com OGr. Simulações utilizando o método dos elementos finitos são efetuadas de forma a encontrar o melhor local para deposição das estruturas sensíveis ao vapor de álcool. É observado que a estrutura responde a variações de resistividade de OGr apenas para uma determinada faixa de valores. O tempo de redução térmica de OG necessário para atingir este espectro de valores é experimentalmente determinado, estando entre 60 e 90 min à 200 Graus Celsius. Amostras de GO são fabricadas utilizando o método de Hummer modificado, e são depositadas nos gaps das antenas. Posteriormente, são reduzidas por 60, 75 e 90 minutos. O setup de medição consistiu em medições do coeficiente de reflexão em banda X. Após um determinado tempo para estabilização, álcool isopropílico e também etanol são colocados em contato com a amostra em um recipiente fechado por 1h30, e a resposta foi observada. Resultados com sensibilidade de até 11,5 por cento foram obtidos.

[en] Graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) based structures have been widely applied for resistive gas sensing applications. However, few projects are developed using pervasive and non-intrusive methods, which are important for applications where intervention can be an issue. This work presents the implementation of low-cost wireless sensor prototypes based on chipless RFID technology, for alcohol vapor sensing, by using a metamaterial (MTM) based miniaturized antenna loaded with rGO. Simulations are performed using finite element method in order to find the best place to deposit the alcohol vapor sensitive structures. It is observed that the structure responds to resistivity variations only for a determined range of values. The GO reduction time necessary to reach this spectrum of values is experimentally determined, and it is found to be between 60 and 90 min at 200 Celsius degrees. GO samples are synthesized using a modified Hummer s method, and deposited in the gaps of the antenna structures. Later, they are reduced for 60, 75 and 90 min. The measurement setup consists in reflection coefficient characterization at X band frequencies. After a stabilization time, isopropyl alcohol and ethanol are put in contact with the samples in a closed container for 1h30, and the response is observed. Sensitivities up to 11,5 percent are obtained.

GLAUCIO LIMA SIQUEIRA

MARBEY MANHAES MOSSO

GLAUCIO LIMA SIQUEIRA

MARBEY MANHAES MOSSO

MARIA CRISTINA RIBEIRO CARVALHO

GELZA DE MOURA BARBOSA

ÚRSULA DO CARMO RESENDE

2017-11-14

2017-04-07

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=32013@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.32013