Abstract
To develop chemical and biosensors, this paper studies sensing characteristics of bulk carbon nanotube (CNT) electrodes by means of their electrical impedance properties due to their large surface area and excellence chemical absorptivity. The sensors were fabricated in the form of film and nano web style by using composite process for mass production. The bulk composite electrodes were fabricated with singlewall and multi-wall carbon nanotubes based on host polymers such as Nafion and PAN, using a solution-casting and an electrospinning technique. The resistance and the capacitance of electrodes were measured with LCR meter under the various amounts of buffer solution to study the electrical impedance change properties of them. On the experimental of sensor electrode, impedance characteristics of the composite electrode are affected by its host polymer and nanofiller and its sensing response showed saturated result after applying some amounts of buffer solution for test chemical. Especially, the capacitance values showed drastic changes while the resistance values only changed within few percent range. It is deduced that the ions in the solution penetrated and diffused into the electrodes surface changed the electrical properties of the electrodes much like a doping effect.
본 연구에서는 대량 생산 가능한 센서 전극의 생화학 센서 전극 개발을 위하여 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 복합재료화 공정에 의하여 필름과 나노웹 형태의 벌크 재료로 제작한 후, 이들 전극의 넓은 표면적과 뛰어난 화학적 흡착성을 이용하여 화학적 검출 대상에 노출이 되었을 때 이들로 인한 센싱 특성을 연구하였다. CNT 기반 벌크 전극으로 제작하기 위하여 Nafion을 기저재료로 하는 필름과 PAN 기반의 나노 파이버를 전기방사법에 의하여 제작을 한 후 이들 전극의 화학적 영향에 의한 전기적인 특성 변화 실험을 위하여 버퍼 용액의 정전용량에 대한 전기적 임피던스 요소 값인 저항과 정전용량의 변화를 LCR 계측기로 측정하였다. 생화학센서용 전극으로서 CNT벌크전극의 임피던스 변화 형태가 복합소재 전극의 기저재료에 따라 달리 나타났으며 일정량의 버퍼용액 투여 후에는 변화가 없는 포화 상태의 응답을 보였으며 특히, 정전용량이 저항에 비하여 상대적으로 급격하게 큰 변화를 보여 높은 감도 특성을 지니고 있음이 조사되었다. 이들의 전기적인 특성변화는 버퍼 용액의 화학적 성분들이 전극에 흡수 된 후에 CNT에 흡착이 되어 이들의 전기적인 특성을 변화 시키는 것으로 추론된다.
