Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.387.1-387.1
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2014
A new class of temperature-sensing materials is demonstrated along with their integration into transparent and flexible field-effect transistor (FET) temperature sensors with high thermal responsivity, stability, and reproducibility. The novelty of this particular type of temperature sensor is the incorporation of an R-GO/P(VDF-TrFE) nanocomposite channel as a sensing layer that is highly responsive to temperature, and is optically transparent and mechanically flexible. Furthermore, the nanocomposite sensing layer is easily coated onto flexible substrates for the fabrication of transparent and flexible FETs using a simple spin-coating method. The transparent and flexible nanocomposite FETs are capable of detecting an extremely small temperature change as small as $0.1^{\circ}C$ and are highly responsive to human body temperature. Temperature responsivity and optical transmittance of transparent nanocomposite FETs were adjustable and tuneable by changing the thickness and R-GO concentration of the nanocomposite.
Kim, Dong-Hwan;Nam, Sungju;Kim, Jaeyoon;Lee, Won-Yong
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.10
no.2
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pp.177-184
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2019
An electrochemical detection method for capsaicin has been developed using ionic liquid (IL) doped graphene-titania-Nafion composite-modified electrode. The combination of IL (1-hexyl-3-methylimidazolium with hexafluorophosphate counter ion) in the composite-modified electrode resulted in a significantly increased electrochemical response for capsaicin compared to that obtained at the corresponding electrode without IL. The increased electrochemical signal could be ascribed to the decreased electron transfer resistance through the composite film and also to the effective accumulation of capsaicin on the electrode surface due to ${\pi}-{\pi}$ interaction of the imidazole groups of IL with the aromatic rings of capsaicin. The present IL composite-modified electrode can detect capsaicin with a concentration range from $3.0{\times}10^{-8}M$ to $1.0{\times}10^{-5}M$ with a detection limit of $3.17{\times}10^{-9}M$ (S/N = 3). The present sensor showed good reproducibility (RSD = 3.2%).
Na, Seung Chan;Lee, Hyeon-Jong;Lim, TaeGyeong;Yun, Jeongmin;Suk, Ji Won
Composites Research
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v.35
no.4
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pp.283-287
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2022
Stretchable strain sensors have been developed for potential future applications including wearable devices and health monitoring. For practical implementation of stretchable strain sensors, their stability and repeatability are one of the important aspects to be considered. In this work, we utilized 3D printed polymer structures having kirigami patterns to improve the stretchability and reduce the hysteresis. The polymer structures were coated with graphene/carbon nanofiber hybrids to make a robust electrical network. The stretchable strain sensors showed a high gauge of 36 at a strain of 32%. Because of the kirigami structures and the robust graphene/carbon nanofiber coating, the sensors also exhibited stable resistance responses at various strains ranging from 1% to 30%.
In the present research, a simple electrochemical sensor based on a carbon paste electrode (CPE) modified with ZnO-Zn2SnO4-SnO2 and graphene (ZnO-Zn2SnO4-SnO2/Gr/CPE) was developed for the direct, simultaneous and individual electrochemical measurement of Acetaminophen (AC), Caffeine (Caf) and Ascorbic acid (AA). The synthesized nano-materials were investigated using scanning electron microscopy, X-ray Diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy techniques. Cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry were applied for electrochemical investigation ZnO-Zn2SnO4-SnO2/Gr/CPE, and the impact of scan rate and the concentration of H+ on the electrode's responses were investigated. The voltammograms showed a linear relationship between the response of the electrode for individual oxidation of AA, AC and, Caf in the range of 0.021-120, 0.018-85.3, and 0.02-97.51 μM with the detection limit of 8.94, 6.66 and 7.09 nM (S/N = 3), respectively. Also, the amperometric technique was applied for the measuring of the target molecules in the range of 0.013-16, 0.008-12 and, 0.01-14 μM for AA, AC and, Caf with the detection limit of 6.28, 3.64 and 3.85 nM, respectively. Besides, the ZnO-Zn2SnO4-SnO2/Gr/CPE shows an excellent selectivity, stability, repeatability, and reproducibility for the determination of AA, AC and, Caf. Finally, the proposed sensor was successfully used to show the amount of AA, AC and, Caf in urine, blood serum samples with recoveries ranging between 95.8% and 104.06%.
This is the first research on the smart control and vibration analysis of a Graphene nanoplatelets (GPLs) Reinforced Composite (GPLRC) porous cylindrical shell covered with piezoelectric layers as sensor and actuator (PLSA) in the framework of numerical based Generalized Differential Quadrature Method (GDQM). The stresses and strains are obtained using the First-order Shear Deformable Theory (FSDT). Rule of the mixture is employed to obtain varying mass density and Poisson's ratio, while the module of elasticity is computed by modified Halpin-Tsai model. The external voltage is applied to sensor layer and a Proportional-Derivative (PD) controller is used for sensor output control. Governing equations and boundary conditions of the GPLRC cylindrical shell are obtained by implementing Hamilton's principle. The results show that PD controller, length to radius ratio (L/R), applied voltage, porosity and weight fraction of GPL have significant influence on the frequency characteristics of a porous GPLRC cylindrical shell. Another important consequence is that at the lower value of the applied voltage, the influence of the smart controller on the frequency of the micro composite shell is much more significant in comparison with the higher ones.
A new nano-composite carbon ink for the development of disposable dopamine (DA) biosensors based on screen-printed carbon electrodes (SPCEs) is introduced. The method developed uses SPCEs coupled with a tyrosinase modified nano-composite carbon ink. The ink was prepared by an “in-house” procedure with reduced graphene oxide (rGO), Pt nanoparticles (PtNP), and carbon materials such as carbon black and graphite. The rGO-PtNP carbon composite ink was used to print the working electrodes of the SPCEs and the reference counter electrodes were printed by using a commercial Ag/AgCl ink. After the construction of nano-composite SPCEs, tyrosinase was immobilized onto the working electrodes by using a biocompatible matrix, chitosan. The composite of nano-materials was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the performance characteristics of the sensors were evaluated by using voltammetric and amperometric techniques. The cyclic voltammetry results indicated that the sensors prepared with the rGO-PtNP-carbon composite ink revealed a significant improvement in electro-catalytic activity to DA compared with the results obtained from bare or only PtNP embedded carbon inks. Optimum experimental parameters such as pH and operating potential were evaluated and calibration curves for dopamine were constructed with the results obtained from a series of amperometric detections at −0.1 V vs. Ag/AgCl. The limit of detection was found to be 14 nM in a linear range of 10 nM to 100 µM of DA, and the sensor’s sensitivity was calculated to be 0.4 µAµM−1cm−2.
In this work, $SnO_2$ modified with reduced graphene oxide (rGO) and carbon nanotubes (CNTs) separately and combined sensitized by using the co-precipitation method and their sensing behavior toward ethanol vapor at room temperature were investigated. An interdigitated electrode (IDE) gold substrate is very expensive compared to a fluorine doped tin oxide (FTO) substrate; hence, we used the latter to reduce the fabrication cost. The structure and the morphology of the studied materials were characterized by using differential thermal analyses (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pore size measurements. The studied composites were subjected to ethanol in its gas phase at concentrations from 10 to 200 ppm. The present composites showed high-performance sensitivity for many reasons: the incorporation of $SnO_2$ and CNTs which prevents the agglomeration of rGO sheets, the formation of a 3D mesopourus structure and an increase in the surface area. The decoration with rGO and CNTs led to more active sites, such as vacancies, which increased the adsorption of ethanol gas. In addition, the mesopore structure and the nano size of the $SnO_2$ particles allowed an efficient diffusion of gases to the active sites. Based on these results, the present composites should be considered as efficient and low-cost sensors for alcohol.
Eyvazian, Arameh;Hamouda, Abdel Magid;Tarlochan, Faris;Mohsenizadeh, Saeid;Dastjerdi, Ali Ahmadi
Steel and Composite Structures
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v.33
no.6
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pp.891-906
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2019
This study considers the instability behavior of sandwich plates considering magnetorheological (MR) fluid core and piezoelectric reinforced facesheets. As facesheets at the top and bottom of structure have piezoelectric properties they are subjected to 3D electric field therefore they can be used as actuator and sensor, respectively and in order to control the vibration responses and loss factor of the structure a proportional-derivative (PD) controller is applied. Furthermore, Halpin-Tsai model is used to determine the material properties of facesheets which are reinforced by graphene platelets (GPLs). Moreover, because the core has magnetic property, it is exposed to magnetic field. In addition, Kelvin-Voigt theory is applied to calculate the structural damping of the piezoelectric layers. In order to consider environmental forces applied to structure, the visco-Pasternak model is assumed. In order to consider the mechanical behavior of structure, sinusoidal shear deformation theory (SSDT) is assumed and Hamilton's principle according to piezoelasticity theory is employed to calculate motion equations and these equations are solved based on differential cubature method (DCM) to obtain the vibration and modal loss factor of the structure subsequently. The effect of different factors such as GPLs distribution, dimensions of structure, electro-magnetic field, damping of structure, viscoelastic environment and boundary conditions of the structure on the vibration and loss factor of the system are considered. In order to indicate the accuracy of the obtained results, the results are validated with other published work. It is concluded from results that exposing magnetic field to the MR fluid core has positive effect on the behavior of the system.
Kim, Jin-Hwan;Park, Min-Ho;Jeong, Hye-Su;Park, Min-Jeong;Choe, Hyeon-Gwang;Jeon, Min-Hyeon
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.212-212
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2013
본 연구에서는 최근 다양한 전자 소자로써의 연구가 진행되고 있는 그라핀을 실리콘 기판위에 전자빔 식각(Electron-Beam Lithography)을 이용하여 TLM (Transfer Length Method) 패턴을 형성하고 가스 유입이 가능한 진공 챔버를 가지는 Probe Station을 이용하여 I-V 변화를 측정함으로써, 그라핀을 가스 센서 소자로서의 가능성을 연구하였다. 우리는 기존의 광식각을 이용한 TLM 패턴 형성과 더불어 전자빔 식각(E-Beam Lithography: EBL)을 이용한 TLM 패턴을 형성하여 I-V를 측정하였는데, 전자빔을 이용한 TLM 패턴의 형성은 광식각을 이용한 방법에 비해 더 세밀하고 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 이렇게 형성된 그라핀의 TLM패턴은 가스 유량 조절이 가능한 진공 챔버를 가지는 Probe Station을 이용하여 측정하게 되는데, 이 때 저진공 상태의 챔버 내로 N2, H2 두 종류의 가스를 각각 유량을 변화시키며 주입하고 그 변화를 측정하였다. 유입된 가스는 그라핀의 Dangling Bond에 결합됨으로써 그라핀의 전도도를 변화시키게 되고, 변화된 그라핀의 전도도에 따른 I-V 결과의 변화를 측정하여 이를 가스 센서로 사용할 수 있는지를 측정하였다. 또한 유입되는 가스의 유량 변화에 따른 I-V 결과의 변화량을 통하여 가스 센서의 민감도 또한 측정하였다.
A fast and simple method for synthesis of CuxO-ZnO/PPy/RGO nanocomposite by electrochemical manner have been reported in this paper. For testing the utility of this nanocomposite we modified a GCE with the nanocomposite to yield a sensor for simultaneous determination of four analytes namely ascorbic acid (AA), dopamine (DA), uric acid (UA), and folic acid (FA). Cyclic voltammetry (CV) and Differential pulse voltammetry (DPV) selected for the study. The modified electrode cause to enhance electron transfer rate so overcome to overlapping their peaks and consequently having the ability to the simultaneous determination of AA, DA, UA, and FA. To synthesis confirmation of the nanocomposite, Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Raman spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were applied. The linearity ranges were 0.07-485 μM, 0.05-430 μM, 0.02-250 μM and 0.022-180 μM for AA, DA, UA, and FA respectively and the detection limits were 22 nM, 10 nM, 5 nM and 6 nM for AA, DA, UA, and FA respectively Also, the obtained electrode can be used for the determination of the AA, DA, UA, and FA in human blood, and human urine real samples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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