Hamad Bin Khalifa Universityの研究グループが、印刷によって作製したガスセンサーの性能に関する基板の影響を評価しました。
この研究成果は、IEEE Accessに掲載されています。
この記事は下記論文の紹介記事です。
論文：
Khan, Saleem, Shawkat Ali, and Amine Bermak. "Substrate Dependent Analysis of Printed Sensors for Detection of Volatile Organic Compounds." IEEE Access 7 (2019): 134047-134054.
デジタルファブリケーション、つまり印刷技術による大面積センサーとトランスデューサーの積層造形は、過去10年間で増加傾向にあります。
プラスチックやテキスタイルなどのさまざまな非従来型基板上の電子部品の開発は、機械的柔軟性、軽量性、適合性などのユニークな特性を提供します。
これらの材料は、クリーンルームの製造プロセスに関与する高温および反応性化学物質には対応できないため、印刷プロセスが好まれています。
機能性材料は、所望のレオロジー特性を有するコロイド溶液中に処理され、ターゲット基板上に堆積されることがほとんどです。
これらの材料のオンデマンドおよび場所固有の堆積は、処理ステップの削減と材料の無駄の最小化により、費用対効果の高い製造につながると期待されます。
近年では、センサやトランスデューサアプリケーションに注目が集まり、印刷による開発が進められています。特にこれらの中で、揮発性有機化合物（VOC）および有毒ガスの産業および環境モニタリングでの広範な使用のため、ポリマー基板上の印刷ガスセンサーが特に検討されています。
このような背景から、同グループは、様々な基板に対してガスセンサーを印刷により作製し、さまざまな揮発性有機化合物（VOC）の検出の効果を調査しました。
同グループは、インクジェット印刷システムを使用して、PET（ポリエチレンテレフタレート）、紙、および綿織物の基材に機能性材料を堆積させました。基板のさまざまな表面形態とテクスチャーがVOCセンサーとして調査されました。銀（Ag）ナノ粒子ベースのインクは、インターデジタル電極と相互接続ラインの印刷に使用し、カーボンブラックペーストは検出層として使用したとのことです。
開発されたセンサーは、3種類のVOC、つまりアセトン、エタノール、イソプロパノールの2つの異なる濃度（4および22 ppm）に対してテストされました。
本研究の結果、VOC検出が基質のタイプに強く依存していることを示しています。加工性、摩耗性、感度、応答時間などに基づいて、すべての素材の長所と短所が評価されたとのことです。
この研究は、工業用および環境用のモニタリングや、さまざまな慢性疾患を検出するためのバイオセンサーの潜在的な分析対象として非常に要求の高い、大面積で低コストのウェアラブルVOCセンサーの開発に大きく貢献すると期待されます。