Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5410| Título: | Sensores de Bragg funcionalizados com óxido de grafeno |
| Título(s) alternativo(s): | Bragg sensors functionalized with Graphene Oxide. |
| Autor(es): | Matos, Yuri Bilk |
| Orientador(es): | Viana Junior, Emilson Ribeiro |
| Palavras-chave: | Detectores ópticos Fibras ópticas Raman, Espectroscopia de Microscopia eletrônica de varredura Índice de refração Materiais nanoestruturados Optical detectors Optical fibers Raman spectroscopy Scanning electron microscopy Refractive index Nanostructured materials |
| Data do documento: | 13-Ago-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MATOS, Yuri Bilk. Sensores de Bragg funcionalizados com óxido de grafeno. 2020. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. |
| Resumo: | Na última década, sensores em redes de Bragg (FBG) têm sido amplamente estudados, tanto na academia quanto na indústria. Entre os principais tópicos de pesquisa referentes às FBGs estão: o aumento da sensibilidade dos sensores e a capacidade de modular o sinal em função da presença de algum analito. Para solucionar ambos os problemas, é possível que existam boas aplicações a serem desenvolvidas incorporando a tecnologia do óxido de grafeno (GO) à das FBG. O GO é um nanomaterial bidimensional constituído por folhas de carbono em estrutura hexagonal, enxertadas com grupos funcionais oxigenados (hidroxilas, carboxilas e ligações epóxi). Em termos de sensibilidade, é possível que um revestimento de GO em FBG ajude a aumentar a resposta do sensor a perturbações. Já em termos de detecção de analítos, o GO pode servir como plataforma para funcionalização do sensor com grupos químicos capazes de interagir com às moléculas que pretende-se detectar. Neste trabalho estudamos a síntese do GO através de um método de Hummers modificado, e uma técnica de deposição de GO em FBGs, que utiliza o (3-Aminopropyl)triethoxysilano (APTES) como substância de ligação entre fibra e revestimento. A pesquisa foi executada em três etapas. Primeiro, foram sintetizadas amostras de GO, subsequentemente caracterizadas através de microscopia de transmissão, espectroscopia Raman, e índice de refração. Foram produzidos dois lotes de material, cada um com modificações distintas do método de Hummers. Através da microscopia de transmissão foi possível identificar zonas de sobreposição de camadas e de dobra no GO. Já da espectroscopia Raman foram extraídas informações físico-químicas sobre os lotes de GO, através dos picos deconvoluídos do espectro do material produzido. Na segunda etapa, foram confeccionadas as FBGs, através de um processo de gravação a laser em fibras óticas. A redes foram subsequentemente corroídas, e suas respostas foram caracterizadas em relação à variações do índice de refração do meio circundante. Na terceira etapa, o GO produzido foi depositado na superfície das FBGs, que foram então caracterizadas através de microscopia de varredura, espectroscopia Raman, e perfilometria. Os resultados obtidos confirmam que o revestimento funcionou, embora não tenha sido depositado homogeneamente. Foram feitas também caracterizações da resposta das FBGs revestidas, onde foi detectado um aumento na sensibilidade dos sensores ao índice de refração do meio. |
| Abstract: | In the last years, Fiber Bragg gratins (FBGs) have been widelly studied, both in industry and universities. some of it's main topics of research are: improvement of the sensor's sensibility, and how to modulate the sensor's signal to detect the presence of some analyte of interest. It is possible that we may contribute to both topics by incorporating graphene oxide (GO) technology to FBGs. GO is a 2D nanomaterial, made by hexagonally structured carbon sheets, with oxygen functional groups. In terms of sensibility, it is possible that a GO coating might increase the FBG response. In terms of detecting analytes, GO may be used as a plataform where we can graft chemical functions capable of interacting with the molecules we wish to detect. In this research, we study the synthesis of GO through a modified Hummers' method, and a depositiong technique to coat FBGs with GO, by using (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) as a bonding substance between sensor and coating. The research was done in three steps. First, we synthetized two samples of GO, by two different modifications in the traditional Hummers' method. These samples were characterized by means of transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, and refraction index. Through the microscopies, we were able to identify zones of GO layer superposition and folding. From the Raman spectroscopy, it was possible to extract data about the material's chemical-physical properties, by deconvoluting the materials's spectra and identifying the resulting peaks. In the second setp, FBGs were produced by laser engraving. The FBGs were subsequently corroded, and its response to variations in the refractive index of surrounding media was measured. In the third step, the FBGs were coated with the GO, and characterized by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and profilometry. The results shown that the coating was succesfull, yet heterogeneous. The response of the coated FBGs was also measured, and an improvement of the sensor's sensibility was detected. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5410 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| sensoresbraggoxidografeno.pdf | 2,03 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.