Filme sol-gel fosfo-silicatice dopate cu PC (Puncte Cuantice) de PbS și respectiv, PbSe. Conceptul, modelarea și simularea sistemului de detecție optică a temperaturii.
ACTIVITĂȚI
1. Achiziționarea și caracterizarea optică și structurală a soluțiilor de dopanți, PC de PbS si, respectiv, PbSe, dispersate in solventi organici.
2. Proiectarea, elaborarea și experimentarea metodei de sinteză sol-gel a filmelor fosfo-silicatice dopate cu PC de PbS si respectiv, PbSe, depuse pe substrate rotative.
3. Proiectarea, elaborarea și experimentarea metodei de sinteză sol-gel a filmelor fosfo-silicatice cu compoziție complex, dopate cu PC de PbS si respectiv, PbSe, depuse pe substrate rotative.
4. Caracterizarea optică, structurală și morfologică a filmelor sol-gel fosfo-silicatice dopate cu PC de PbS și respectiv, PbSe, depuse pe substrate rotative.
5. Caracterizarea optică, structurală și morfologică a filmelor sol-gel fosfo-silicatice cu compoziție complexă, dopate cu PC de PbS și respectiv, PbSe, depuse pe substrate rotative.
6. Proiectarea, elaborarea și experimentarea metodei de sinteză sol-gel a filmelor fosfo-silicatice, dopate cu PC de PbS si respectiv, PbSe, depuse prin imersie pe fibre optice.
7. Proiectarea, elaborarea și experimentarea metodei de sinteză sol-gel a filmelor fosfo-silicatice cu compoziție complexă, dopate cu PC de PbS si respectiv, PbSe, depuse prin imersie pe fibre optice.
8. Caracterizarea optică, structurală și morfologică a filmelor sol-gel fosfo-silicatice dopate cu PC de PbS și respectiv, PbSe, depuse prin imersie pe fibre optice.
9. Caracterizarea optică, structurală și morfologică a filmelor sol-gel fosfo-silicatice cu compozitie complex, dopate cu PC de PbS și respectiv, PbSe, depuse prin imersie pe fibre optice.
10. Proiectare, elaborare concept și ingineria sistemului de detecție optică a temperaturii.
11. Simularea si modelarea componentelor senzitive ale sistemului de detecție optică a temperaturii.
12. Proiectarea si realizarea modulelor electronice pentru sistemul de detecție optică a temperaturii.
13. Prototiparea componentelor optomecanice ale sistemului de detecție optică a temperaturii.
14. Proiectarea senzorului si implementarea acestuia.
15. Proiectarea rețelei componentelor senzorului și elaborarea protocolului de comunicare pentru colectarea datelor.
16. Implementarea serviciilor de rețea bazate pe server la distanță.
17. Reprezentarea fizică a datelor și a interfața grafică cu utilizatorul aplicației.
18. Teste si raportarea rezultatelor statistice.
19. Diseminarea rezultatelor cercetarilor.
REZULTATE
1. Au fost experimentate filme sol-gel, depuse prin tehnica substratului rotativ, aparținând sistemelor oxidice: SiO2-P2O5, SiO2-P2O5-Al2O3, SiO2-P2O5-ZnO, SiO2-P2O5-TiO2, SiO2-P2O5-ZrO2, SiO2-P2O5- Al2O3-PbS (PC-puncte cuantice) și SiO2-P2O5-Al2O3-PbSe (PC).2-P2O5, SiO2-P2O5-Al2O3, SiO2-P2O5-ZnO, SiO2-P2O5-TiO2, SiO2-P2O5-ZrO2, SiO2– P2O5-Al2O3-PbS (QD-quantum dots) and SiO2-P2O5-Al2O3-PbSe (QD).
2. Omogenitatea si uniformitatea filmelor depuse pe substrate de sticla, ITO (oxid de indiu dopat cu staniu) și siliciu sunt îmbunătățite în mediu puternic acid (pH=2) și în mediu slab acid-neutru (pH=6-7).
3. Uniformitatea, omogenitatea și aderența filmelor cu compoziție complexă este mai bună în cazul sistemului oxidic SiO2-P2O5-Al2O3 comparativ cu sistemele oxidice complexe SiO2-P2O5-ZnO, SiO2-P2O5-TiO2 și SiO2-P2O5-ZrO2.2-P2O5-Al2O3 oxide system compared to the complex oxide systems SiO2-P2O5-ZnO, SiO2-P2O5-TiO2 and SiO2-P2O5-ZrO2.
4. În procesul de sinteză a filmelor sol-gel, au fost modificați următorii parametri: viteza de rotație a substratelor (sticlă, ITO și siliciu), durata de depunere a filmelor de la momentul preparării soluției precursoare până la momentul depunerii, pH-ul soluțiilor precursoare, atmosfera din etuva de tratament termic (aer/vid), viteza de creștere a temperaturii din etuva de tratament termic.
5. Filme omogene si uniforme au fost obținute la viteze de rotație ale substratelor cuprinse între 2000-3000 rpm.
6. Filme omogene și uniforme au fost obținute după 72 de ore de la momentul preparării soluțiilor precursoare până la momentul depunerii pe substrate rotative, la pH=2.
7. Filme omogene și uniforme au fost obținute după 2 ore de la momentul preparării soluțiilor precursoare până la momentul depunerii pe substrate rotative, la pH=6-7.
8. Filmele complexe nedopate sunt omogene si uniforme dupa tratament termic lent in etuva, pana la 200oC, urmat de tratament termic mai rapid in cuptor, pana la 400oC.oC, followed by faster heat treatment in the oven, up to 400oC.
9. Filmele complexe dopate cu PbS, respectiv, PbSe păstrează dopanții în structură (se menține culoarea brună) în urma tratamentului termic în vid, până la 200oC, împiedicându-se, astfel, oxidarea dopanților la temperaturi de aprox. 280-300oC.oC, thus preventing the oxidation of the dopants at temperatures of approx. 280-300oC.
10. Filmele complexe dopate cu PbS, respectiv, PbSe păstrează dopanții în structură (se menține culoarea brună) în urma unui tratament termic mai rapid în etuvă (viteza de creștere a temperaturii aprox. 1,2 oC/min). oC / min).
11. Filmele sintetizate au fost analizate prin spectrofotometrie de transmisie/absorbție/reflexie, microscopie electronica de scanare, fotoluminescență în domeniul UV-VIS-NIR.
12. Transmisia/absorbtia/reflexia filmelor depuse au fost analizate comparativ cu substratele utilizate.
13. Transmisia optica a filmelor complexe nedopate, depuse pe substrat de sticlă este mai scazută comparativ cu substratul de sticlă.
14. Transmisia optică a filmelor complexe nedopate, depuse pe substrat ITO este mai ridicată in domeniul NIR comparativ cu substratul ITO.
15, Reflexia filmelor complexe nedopate depuse pe substrat de sticlă și ITO este de aprox. 10 % în domeniul UV-VIS-NIR.
16. Reflexia filmelor complexe nedopate, depuse pe substrat de siliciu este mai scazuta comparativ cu aceea a substratului de siliciu ca urmare a absorbtiei filmului
17. Microscopia electronica de scanare (SEM) in secțiune transversală a evidențiat grosimea, uniformitatea și omogenitatea filmelor depuse.
18. Imaginile SEM in sectiune transversală evidențiază structura poroasă a filmelor depuse, structura specifica metodei sol-gel, tehnica de depunere pe substrat rotativ.
19. Grosimea filmelor depuse pe substratele de sticlă, ITO și siliciu depinde în mare masură de aderența la substrat, specifică fiecarei compoziții, fiind de ordinul sutelor de nanometri pana la 3 μm.
20. Conceptia, dezvoltarea si fabricatia termometrului IR fara contact raspunde necesitatii unei instrumentatii moderne pentru masurarea temperaturii non-contact in domeniul infrarosu pe suprafetele echipamentelor, instalatiilor si constructiilor industriale /rezidentiale dar si cu un potential ridicat pentru masurarea de precizie a temperaturii in aplicatiile medicale
21.Termometrul infrarosu este proiectat pentru aplicatiile de masuratori in conditii industriale dificile, poate fi utilizat in interior si in exteriorul spatiilor de lucru, datorita conceptiei de instrumentatie de masura portabila, ideala pentru efectuarea de masuratori si inspectii rapide
22. Alte aplicatii uzuale ale termometrului IR se refera la domeniul serviciilor de mentenanta curenta, mentenanta preventiva si service industrial.
23. Implementarea aplicatiilor termometriei IR pe baza instrumentelor de masura non-contact a temperaturii, asigura o paleta larga de avantaje ale acestei tehnologii: (i) Usor de operat; (ii) Functioneaza non-contact si asigura efectuarea unor masuratori precise intr-un interval scurt de cateva secunde; (iii) Permite efectuarea unor masuratori pe suprafata componentelor foarte calde sau a obiectelor amplasate in medii periculoase; (iv) Localizeaza sursa unor probleme fara a fi necesara inlocuirea unor componente; (v) Detecteaza punctele slabe inainte de a genera probleme mai mari; (vi) Genereaza economii apreciabile de timp dar si a cheltuielilor ulterioare.
DISEMINARE
1. M. Elisa, I. C. Vasiliu, C. Elosua Aguado, F. J. Arregui, D. Lopez, D. Ulieru, X. Vila, J. Caridad Hernanández, M. Á. Casanova González, J. F. de Paz Santana, M. Enculescu, „Smart optical device for temperature sensing, based on innovative luminescent IV-VI quantum dots-doped complex nanostructured thin films”, The 25th International Exhibition of Inventics “INVENTICA 2021” Iași, România, 2021, Poster online, ISSN:1844-7880, Diploma of Honor, Gold Medal.
2. M. Elisa, C. R. Stefan, I. C. Vasiliu, C. Elosua Aguado, F. J. Arregui, D. Ulieru, X. Vila, J. Caridad Hernanández, M. Á. Casanova González, J. F. de Paz Santana, M. Enculescu, “Novel sol-gel IV-VI-doped inorganic thin films for temperature detection”, EUROMAT 2021, Session A2. Synthesis and applications of functional materials, Poster #1475 online.
3. M. Elisa, C. R. Stefan, I. C. Vasiliu, C. Elosua Aguado, F. J. Arregui, D. Ulieru, X. Vila, J. Caridad Hernanández, M. Á. Casanova González, J. F. De Paz Santana, I. Pana, M. Enculescu, „Advanced Sol-Gel IV-VI Quantum Dots-Doped Inorganic Thin Films for Temperature Sensing Instrumentation”, Conference IC-CMTP6, Miskolc-Lillafured, 2021, Abstract Book, pag.81, Poster, Short oral online communication.
4. Mihail Elisa, Ileana Cristina Vasiliu, Stefan Marian Iordache, Ana Maria Iordache, Iulian Pana, Monica Enculescu, Cesar Elosua Aguado, Fernando Javier Arregui, Dumitru Ulieru, Xavier Vila, Javier Caridad Hernández, Miguel Ángel Casanova González, Juan Francisco de Paz Santana, “Noi filme anorganice sol-gel dopate cu doturi cuantice IV-VI pentru instrumentatia de detectie a temperaturii”, “Advanced Sol-Gel IV-VI quantum dots-doped inorganic thin films for temperature sensing instrumentation”, CONSILOX XIII, Alba Iulia, Romania, 2021, Poster in situ, Program pag.23, Abstract Book, pag.103-104.