-
شماره ركورد
33504
-
پديد آورنده
فرزاد سيستاني
-
عنوان
طراحي، ساخت و مشخصهيابي نانوحسگر چندگانه با استفاده از گرافن حكاكي شده به وسيله ليزر
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
نانو فناوري
-
سال تحصيل
1400
-
تاريخ دفاع
1403/12/20
-
استاد راهنما
دكتر صادق صادق زاده
-
استاد مشاور
/
-
دانشكده
فناوري هاي نوين
-
چكيده
به تازگي رويكرد جديدي در فرآيند سنتز گرافن به وسيله حكاكي مستقيم ليزري ((LIG پديد آمدهاست؛ اين روش بر خلاف ساير روشها، بسيار مقرون بهصرفه و مقياسپذير ميباشد. در پاياننامه حاضر يك حسگر چندمنظوره كرنش، دما، فشار و صدا با حساسيت بالا مبتني بر LIG ساخته شدهاست. براي اين منظور، نخست ساختار گرافني مورد نظر توسط ليزر CO2 بر روي بستر پليايمايد تشكيل شد و با انتقال بر روي چهار بستر مختلف قرار گرفته در يك بستر يكپارچه مسطح، يك المان حسگر چندمنظوره منعطف بهدست آمد. تشكيل ساختار سلسله مراتبي و متخلخل گرافن، توسط آزمونهاي مشخصهيابي SEM، EDS و رامان بررسي و تأييد شدند. بهمنظور ارتقاي كارايي و حذف تاثير هر كدام از عوامل حسگر بر ديگري، با سنجش هر كدام از عوامل و كسر تفاضل بدست آمده براي هر كدام از چهار حسگر، خروجي نهايي بهدست آمد. در پايان عملكرد الكترومكانيكي هر چهار حسگر در بازههاي مشخص و در تعداد سيكلهاي متفاوت ارزيابي و تحليل شدند و اثبات شد. مجموعه حسگر ساخته شده شامل چهار المان مجزا براي اندازهگيري كرنش، فشار، دما و صوت است كه در يك آرايش مسطح كنار هم قرار گرفتهاند. هر حسگر با پوششهاي ويژهاي مانند PDMS، PAI (يك ترموپلاستيك مقاوم با رسانايي حرارتي بالا) و روغن سيليكون محافظت شده تا در برابر رطوبت و عوامل محيطي مقاوم باشد. نتايج تستهاي الكترومكانيكي نشان داد كه حسگر كرنش از حساسيت بالا (GF=1.22 تا 8.84) و رفتار خطي در محدوده كرنش 5% تا 70% برخوردار است، با پسماند كم و پايداري مطلوب حتي پس از 500 سيكل بارگذاري. حسگر فشار نيز عملكردي مشابه با حساسيت بالا و خطاي محاسباتي پايين (1%) از خود نشان داد. حسگر دما در محدوده 20 تا 80 درجه سانتيگراد پاسخ خطي و پايدار داشت، هرچند نويز ناشي از انتقال حرارت تأثير جزئي بر نتايج گذاشت. حسگر صوت نيز توانست تغييرات فركانس و شدت صدا را با دقت مناسب تشخيص دهد و با ميكروفونهاي معمولي مقايسه شد. مقايسه عملكرد حسگرهاي ساختهشده با نمونههاي پيشين نشان داد كه اين سيستم از انعطافپذيري بالا (تا 70% براي حسگر كرنش)، حساسيت مطلوب و دوام مكانيكي برخوردار است. اين ويژگيها آن را براي كاربردهاي پوشيدني در حوزههاي سلامت، ورزش و مانيتورينگ محيطي مناسب ميسازد. نوآوري اصلي اين تحقيق، يكپارچهسازي چند حسگر در يك ساختار سبك و مقاوم با پوششهاي بهينهشده براي عملكرد همزمان و پايدار است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1404/04/09
-
عنوان به انگليسي
Design, Fabrication and Characterization of a Multifunctional Nanosensor Using Laser-Induced Graphene
-
تاريخ بهره برداري
3/11/2026 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرزاد سيستاني
-
چكيده به لاتين
A novel approach has recently emerged in graphene synthesis through direct laser writing (LIG), offering a significantly more cost-effective and scalable method compared to conventional techniques. This thesis presents the development of a high-sensitivity, multi-purpose LIG-based sensor capable of measuring strain, temperature, pressure, and sound. The process involved creating graphene structures on polyimide substrates using a CO₂ laser, which were then transferred onto four different substrates arranged on a single integrated flexible platform to form a multifunctional sensing element. The formation of hierarchical porous graphene structures was confirmed through SEM, EDS, and Raman spectroscopy characterization. To enhance performance and eliminate cross-sensing interference, each parameter was individually measured and differential compensation was applied to obtain the final output. The electromechanical performance of all four sensors was evaluated and analyzed across specified ranges through multiple test cycles, demonstrating reliable operation. The fabricated sensor system consists of four discrete elements for measuring strain, pressure, temperature, and sound, arranged in a planar configuration. Each sensor was specially protected with coatings such as PDMS, PAI (a high thermal conductivity thermoplastic), and silicone oil to ensure environmental resistance. Electromechanical testing results showed that the strain sensor exhibited high sensitivity (GF=1.22-8.84) with linear behavior across 5-70% strain range, minimal hysteresis, and stable performance even after 500 loading cycles. - The pressure sensor showed similar high sensitivity with low computational error (1%) . The temperature sensor maintained linear, stable response between 20-80°C, though with minor thermal noise effects . The acoustic sensor accurately detected frequency and intensity variations, performing comparably to conventional microphones. Performance comparison with previous designs demonstrated this systemʹs superior flexibility (up to 70% for strain sensing), optimal sensitivity, and mechanical durability. These characteristics make it particularly suitable for wearable applications in healthcare, sports monitoring, and environmental sensing. The key innovation of this research lies in the successful integration of multiple sensors into a single lightweight, robust structure with optimized coatings for simultaneous stable operation. The LIG fabrication method provides distinct advantages in terms of cost-effectiveness, scalability, and performance compared to conventional graphene production techniques.
-
كليدواژه هاي فارسي
نانوحسگر چندتايي، گرافن القاشده با ليزر، حسگر كرنش، حسگر فشار، حسگر دما، حسگر صوت , نانوحسگر چندتايي , گرافن القاشده با ليزر , حسگر كرنش , حسگر فشار , حسگر دما , حسگر صوت
-
كليدواژه هاي لاتين
Multiple nanosensor, laser-induced graphene, strain sensor, pressure sensor, temperature sensor, sound sensor , Multiple nanosensor , laser-induced graphene , strain sensor , pressure sensor , temperature sensor , sound sensor
-
Author
Farzad Sistani
-
SuperVisor
Sadegh Sadegh Zadeh
-
لينک به اين مدرک :