Estudo, caracterização óptica e elétrica de sensores em corrente contínua e alternada. Uma análise qualitativa de mecanismos e análise estatística dos resultados

Abstract

Durante o período, o projeto teve como objetivo desenvolver filmes por meio das técnicas de dropcasting e Langmuir, utilizando polímeros conjugados e derivados do grafeno, como nanotubos de carbono, aplicados na fabricação de sensores de gases (ex.: amônia – NH₃). Inicialmente, foi conduzido um estudo detalhado das propriedades elétricas e morfológicas desses materiais, bem como de sua resposta em medições elétricas. Os sinais obtidos foram analisados como resposta à detecção dos vapores, permitindo a investigação de parâmetros ótimos para cada técnica, com foco na reprodutibilidade dos dispositivos. A caracterização consistiu em medições elétricas em função do tempo de exposição dos sensores aos vapores. A partir dos diferentes resultados, relacionando técnicas, processos de fabricação e gases aplicados, realizou-se uma análise estatística com o uso da Análise de Componentes Principais (PCA). Essa abordagem possibilitou identificar padrões de resposta específicos para cada vapor detectado, agrupando os dados conforme a técnica empregada, a natureza do gás e suas características individuais. Os resultados, representados por diagramas estatísticos, facilitaram a interpretação dos agrupamentos observados e apontaram caminhos para a otimização do desempenho dos sensores desenvolvidos, visando aplicações em detecção de gases em diferentes ambientes e condições.

During the study period, the project aimed to develop thin films using drop-casting and Langmuir techniques, employing conjugated polymers and graphene derivatives, such as carbon nanotubes, applied in the fabrication of gas sensors (e.g., ammonia – NH₃). Initially, a detailed investigation of the electrical and morphological properties of these materials was conducted, as well as their response in electrical measurements. The signals obtained were analyzed as a function of vapor detection, enabling the identification of optimal parameters for each technique, with emphasis on device reproducibility. Characterization consisted of electrical measurements as a function of the sensors’ exposure time to vapors. Based on the different results, relating techniques, fabrication processes, and target gases, a statistical analysis was performed using Principal Component Analysis (PCA). This approach made it possible to identify specific response patterns for each vapor detected, grouping the data according to the technique employed, the nature of the gas, and its individual characteristics. The results, represented through statistical diagrams, facilitated the interpretation of the observed groupings and indicated potential pathways for optimizing the performance of the developed sensors, aiming at applications in gas detection across different environments and conditions.