O primă lucrare științifică marca UTM, notată de Materials Today Chemistry pentru anul 2022

Cercetătorii Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală, Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică publică o nouă lucrare științifică de excepție, marca UTM – „Performanța de detectare a heterostructurii CuO/Cu2O/ZnO:Fe acoperită cu strat de polimer hidrofob ultrasubțire și stabil termic, PV3D3, pentru aplicații în baterii”, semnată de profesorii Nicolai ABABII, Nicolae MAGARIU, sub îndrumarea prof. univ., dr. hab. Oleg LUPAN. Prestigioasa revistă științifică de specialitate Materials Today Chemistry (factor de impact: 8.301), editată de celebra editură ELSEVIER, este o publicație multidisciplinară axată pe toate aspectele chimiei materialelor și aplicații, care este unul dintre domeniile cu cea mai rapidă dezvoltare a științei, acoperind aplicarea tehnicilor bazate pe chimie pentru studiul materialelor, inclusiv sinteza, creșterea și comportamentul materialelor, precum și relațiile dintre structura materialului cu proprietățile la scară atomică și moleculară. Materials Today Chemistry , factor de impact 31.041, care este un supliment al revistei emblematice Materials Today, dedicată acoperirii celor mai de vârf, mai inovatoare și influente lucrări de interes larg pentru comunitatea științei materialelor. 

 

În lucrarea „Sensing performance of CuO/Cu2O/ZnO:Fe heterostructure coated with thermally stable ultrathin hydrophobic PV3D3 polymer layer for battery application”, (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468519421002226?dgcid=coauthor) semnată de către profesorii UTM și realizată în colaborare cu două echipe de cercetători de la Universitatea din Kiel, Germania, se descrie un nou tip de senzor de gaz elaborat astfel încât devine insensibil la umiditate după ce este acoperit cu un strat de polimer hidrofob ultrasubțire și stabil termic, PV3D3. Această lucrare științifică contribuie esențial la rezolvarea unei probleme majore, a efectului umidității asupra performanțelor senzor, în special pentru aplicarea în sistemele de baterii moderne pe bază de Li-S.

Autorii lucrării au atras atenția revistei prin rezultatele obținute, demonstrând că senzorii, odată acoperiți cu peliculă ultrasubțire de polimer, pot fi operați la umiditate mai ridicată, iar funcționalizarea cu fluor hidrofob a stratului de polimer PV3D3 s-a dovedit a fi excepțional de stabilă la temperaturi ridicate, chiar până la 450oC. Acest lucru a facilitat utilizarea senzorilor la temperaturi de cca 350oC, la care alte acoperiri polimerice hidrofobe ar degrada. În plus, autorii menționează că a fost posibilă reglarea selectivității heterostructurii de oxid de metal sensibil de la vaporii de etanol la hidrogen gaz prin intermediul peliculei PV3D3 depuse peste heterostructură. Aceste rezultate sunt foarte importante, deoarece reducerea influenței umidității asupra răspunsului senzorilor de gaz este necesară pentru aproape toate aplicațiile, în special pentru aplicațiile cu baterii. De asemenea, selectivitatea îmbunătățită demonstrată experimental pentru hidrogen gaz permite, de exemplu, detectarea produșilor de descompunere în baterii Li-S. În plus, senzorul este, de asemenea, sensibil la diferiți vapori de electroliți utilizați pentru bateriile Li-S, oferind astfel noi posibilități pentru design inovator al bateriei, precum și alte diverse aplicații. Abordarea de fabricație prezentată permite o integrare mai ușoară în liniile industriale de prelucrare la scară largă.

Aceste cercetări, raportate și apreciate la nivel internațional, au fost susținute parțial de Proiectul G5634 SPS „Advanced Electro-Optical Chemical Sensors” AMOXES și de UTM.

În context, autorii au menționat mai multe aspecte ale cercetărilor efectuate.

Drd. Nicolai ABABII, lector UTM:

– Domeniul care este în continuă creștere și anume al bateriilor, creează o mare necesitate de elaborare a senzorilor de gaz pentru detectarea timpurie a pericolelor de distrugere a sistemelor de baterii, cum ar fi: producerea H2 ca produs de descompunere a electroliților utilizați în baterii, vaporizarea acestor electroliți sau generare enormă de căldură și apariția emisiilor de particule care pot ajunge ulterior la fuga termică (Thermal Runway) și distrugerea completă a sistemului.

Drd. Nicolae MAGARIU, asistent univ., Facultatea CIM a UTM:

– Rezultatele obținute în lucrarea dată, pe lângă aplicațiile în sistemele de baterii pe bază de Li-S, o altă aplicație importantă este detectarea timpurie a etanolului și a hidrogenului, aceștia fiind compuși volatili și gaze ușor inflamabile și explozive, care pe viitor pretind a fi utilizați ca surse de energie ecologice pentru a evita poluarea mediului.

Profesorii UTM activează la Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală din cadrul Facultății Calculatoare, Informatică și Microelectronică (FCIM) și transferă cunoștințele și experiența acumulată în astfel de colaborări internaționale tinerilor studioși de la FCIM, ciclurile 1, 2 și 3, licență, masterat și doctorat, respectiv.

Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală de la Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică se încadrează perfect în astfel de colaborări internaționale, deoarece asigură procesul educațional la trei programe de studii: Electronica Aplicată, Microelectronica și Nanotehnologii MN și la Inginerie Biomedicală IBM (ciclurile I și II) și la 5 specialități la ciclul 3 – doctorat. Tinerii studioși și curioși de a elabora sau cercetata astfel de dispozitive o pot face real la Centrul de Nanotehnologii și Nanosenzori, Departamentul MIB a UTM.

Referinţe online:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468519421002226?dgcid=coauthor

https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2468519421002226?token=50DC0628524CDB11F55EFA933C05DF6A9C48A31DAE879C1F79562E6001AA0EB7118029C2D3A3C7FDAF6994DFE923E81A&originRegion=eu-west-1&originCreation=20211130134515

https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100642

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c18679

http://mib.utm.md/

 

Citeşte mai mult pe utm.md