Nanocarbon-based resistive sensors for IoT applications – from material synthesis to versatile readout circuitry

Coordinated by: Gheorghe Brezeanu

Other department members involved in this project: Cornel Andronache, Nicoleta Brănişteanu, Florin Drăghici, Florin Mitu, Gheorghe Pristavu

Other persons involved in the project

Mihaela Pantazică, Matei Șerbănescu, Florin Năstase

Description:

CARESS - este un proiect de cercetare multidisciplinar care își propune integrarea în arhitecturi de tip IoT (portabile, de monitorizare a mediului) a unor structuri sensitive de tip rezistiv (cu tradiţie pe piaţa senzorilor), cu circuitul electronic de prelucrare a semnalelor senzorilor, necesar implementării unei citiri  digitale, pentru calibrare,control şi efectuare de corecţii. Execuţia proiectului este asigurată de către cercetatori cu experiență (inclusiv managerială), post-doci, precum și doi doctoranzi, de la IMT Bucuresti şi de la UPB. Principalele obiective ale proiectului sunt: a) realizarea de structuri rezistive de detectare, bazate pe materiale nanocarbonice fluorurate (subiectul a două cereri de brevet – TRL 2) și b) proiectarea, realizarea și testarea (în conditii de laborator-TRL 4) a unui circuit de citire versatil, de cost redus, conceput pentru multiple aplicații (din grupul arhitecturilor IoT). Obținerea materialelor nanocarbonice fluorurate va fi
posibilă printr-un process de expunere în plasma RF, urmând un plan bine pregătit de „proiectare a experimentelor”. Comportarea rezistivă a fiecărui material nanocarbonic va fi caracterizată structural și funcțional prin investigaţii microscopice şi măsurători electrice. Se vor proiecta geometrii senzitive interdigitate, de tip punte Wheatstone, realizate pe substraturi flexibile. Utilizând o tehnică de microprintare cu cerneluri pe bază de materiale nanocarbonice vor rezulta structure de punți bine definite din punct de vedere al dimensiunilor și valorii rezistenței electrice. Arhitectura electronică a circuitului de citire/prelucrare preconizat, are la bază elementul de detectare monolitic cu jumătate de punte Wheatstone. Este un circuit conceput să prelucreze secvențial semnale de la mai multe tipuri se senzori rezistivi: de umiditate, de gaz, etc. Timpul de operare şi câştigul în tensiune al circuitului, tensiunea de polarizare a punţii senzor şi consumul de putere al întregului sistem, vor fi comandate şi controlate printr-un microcontroler inclus în schema circuitului electronic de prelucrare. Sistemul integrat punte rezistivă senzor – circuit de citire va fi caracterizat şi testat cu echipamente special dezvoltate, de care dispun ambii parteneri din proiect.