Eletrônica

Sensores brasileiros detectam ozônio, hidrogênio e radiação ionizante

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2014

Sensores brasileiros detectam radiação ionizante e hidrogênio
O sensor de hidrogênio já está pronto para ir ao mercado, devendo ser utilizado inicialmente em transformadores de grande porte. [Imagem: Namitec]

Sensor de hidrogênio

Sistemas de refrigeração e transformadores de alta tensão podem gerar grandes prejuízos se falharem. Essas falhas podem ser detectadas com antecedência por meio do monitoramento da fuga de hidrogênio, um gás que fica dissolvido no óleo de refrigeração.

Um sensor mais sensível e mais eficaz que os disponíveis no mercado para fazer essa tarefa acaba de ser desenvolvido por um conjunto de instituições brasileiras que compõem o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Micro e Nanoeletrônicos (INCT Namitec).

O sensor é capaz de fazer detecções numa faixa que varia entre 10 e 1.000 partes por milhão (ppm) e é ainda mais eficiente que sua versão anterior, desenvolvida em meados do ano passado - antes, a sensibilidade girava em torno de 2% e agora está em 10%.

O ganho de sensibilidade foi obtido com o desenvolvimento de um novo encapsulamento do chip. "Ele é envolto por uma cápsula desenvolvida em alumínio anodizado [coberto por um filme de óxido gerado por um banho eletrolítico], que tem uma membrana de entrada por onde o gás penetra e consegue chegar ao sensor", explica o professor Sebastião Gomes, da Poli/USP.

Outra novidade é que, em vez de precisar ficar mergulhado no óleo de refrigeração, dentro de uma câmara fechada, o chip fica do lado de fora: uma bomba leva o óleo até o sensor, que transfere os dados para uma tela no próprio equipamento monitorado ou os envia a um computador.

Sensores brasileiros detectam radiação ionizante e hidrogênio
O tungstato de prata detecta ozônio em concentrações muito baixas - no gráfico, ppb equivale a partes por bilhão. [Imagem: Luís Fernando da Silva]

Sensor de ozônio

O segundo sensor criado por pesquisadores brasileiros é capaz de detectar pequenas concentrações de ozônio.

Construído à base de um composto chamado tungstato de prata, o sensor de ozônio foi desenvolvido por Luís Fernando Silva e Elson Longo, do Centro de Desenvolvimento de Materiais Multifuncionais (CDMF), sediado na Universidade Estadual Paulista (UNESP), com participação de pesquisadores de várias outras instituições brasileiras.

O ozônio (O3) é um gás oxidante usado em várias aplicações tecnológicas, como por exemplo, na indústria alimentícia, tratamento de água potável, medicina, processo de limpeza em microeletrônica, dentre outros.

"O ozônio tem sido empregado com sucesso na desinfecção de efluentes, permitindo um tratamento mais eficaz da água potável. Contudo, quando altas concentrações deste gás estão presentes na atmosfera, ele se torna prejudicial, especialmente à saúde humana, causando sérios problemas de saúde, como dor de cabeça, queimação e irritação nos olhos, dificuldades respiratórias e danos nos pulmões", explicou Luís Fernando.

Assim, para a utilidade ou para o risco, é importante detectar o ozônio mesmo em pequenas concentrações.

Em 2013, os pesquisadores do grupo identificaram uma forma de estimular o crescimento de nanopartículas de prata no próprio composto de tungstato de prata (Ag2WO4).

Dessa forma, o material desenvolveu várias características que podem ser aplicadas em diversas áreas, como saúde, meio ambiente e tecnologia.

Luís Fernando descobriu que o material funciona como um excelente sensor resistivo do ozônio.

"Essa foi a primeira vez que este composto foi utilizado como um sensor resistivo de gás", disse ele.

Sensores brasileiros detectam radiação ionizante e hidrogênio
O sensor pioneiro de radiação ionizante foi fabricado com as tecnologias tradicionais da microeletrônica. [Imagem: Namitec]

Sensor de radiação espacial

Outro chip desenvolvido pelos pesquisadores do Namitec - este ainda em fase de protótipo - permite verificar impactos da radiação ionizante sobre equipamentos eletroeletrônicos.

Além dos raios, comuns em tempestades, a radiação ionizante, proveniente da atividade solar e galáctica, também pode prejudicar circuitos eletrônicos, o que é particularmente problemático em aviões e satélites de comunicação.

"Um aparelho pode estar imune a descargas elétricas se funcionar com bateria, por exemplo, mas não está imune à radiação ionizante porque ela está presente na atmosfera terrestre", explica Gilson Wirth, professor da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

O novo sensor, um equipamento pioneiro, detecta a radiação nos equipamentos, indicando seu ponto de maior incidência.

A precisão permite localizar o problema com mais facilidade, agilizando as ações corretivas. "O sistema do aparelho afetado pode agir diretamente sobre a fonte do problema para corrigi-lo ou minimizá-lo de uma forma mais precisa, evitando que ocorram falhas," diz o pesquisador.

Com os bons resultados dos testes realizados com a simulação da radiação ionizante por meio de lasers, a equipe agora se prepara para testar o chip em câmaras controladas, o que será realizado no Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos (SP).

Bibliografia:

A novel ozone gas sensor based on one dimensional (1D) alpha-Ag2WO4 nanostructures
Luís Fernando da Silva, Ariadne Cristina Catto, Waldir Avansi Jr., Laécio Santos Cavalcante, Juan Andres, K Aguir, Valmor R. Mastelaro, Elson Longo
Nanoscale
Vol.: Accepted Manuscript
DOI: 10.1039/C3NR05837A




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