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@PhDThesis{Silva:2015:DeElSe,
               author = "Silva, Silvelene Alessandra da",
                title = "Desenvolvimento de elementos sensores do tipo capacitivo composto 
                         por filme de cer{\^a}mica porosa, com eletrodos integrados, para 
                         monitoramento de umidade do ar",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2015",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2015-05-26",
             keywords = "elemento sensor, eletrodos integrados, sensor cer{\^a}mico 
                         capacitivo, filme cer{\^a}mico, umidade do ar, sensor element, 
                         integrated electrodes, capacitive ceramic sensor, ceramic film, 
                         air humidity.",
             abstract = "O processo da mudan{\c{c}}a clim{\'a}tica, que vem se agravando 
                         nas {\'u}ltimas d{\'e}cadas tem exigido cada vez mais 
                         esfor{\c{c}}os no desenvolvimento de sensores para o 
                         monitoramento de umidade do solo e do ar, exigindo cada vez mais 
                         estudos e pesquisas de novos materiais para serem aplicados como 
                         elementos sensores mais confi{\'a}veis, vers{\'a}teis e de menor 
                         custo/benef{\'{\i}}cio. No Brasil, al{\'e}m das 
                         condi{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas t{\'{\i}}picas de um 
                         pa{\'{\i}}s tropical existe tamb{\'e}m uma maior 
                         incid{\^e}ncia de radia{\c{c}}{\~o}es ionizantes provenientes 
                         dos raios c{\'o}smicos devido a Anomalia Magn{\'e}tica do 
                         Atl{\^a}ntico Sul (AMAS). Os elementos sensores cer{\^a}micos 
                         atendem a estes requisitos al{\'e}m de apresentar maior 
                         in{\'e}rcia qu{\'{\i}}mica e melhor resist{\^e}ncia 
                         mec{\^a}nica do que os polim{\'e}ricos. Neste trabalho, {\'e} 
                         proposta a pesquisa e o desenvolvimento de elementos sensores na 
                         forma de filmes de cer{\^a}mica porosas com eletrodos 
                         met{\'a}licos interdigitados, que ser{\~a}o utilizados no 
                         monitoramento de umidade relativa do ar. Para isso, pretende-se 
                         focar no processamento, na deposi{\c{c}}{\~a}o dos filmes no 
                         substrato, na caracteriza{\c{c}}{\~a}o dos filmes, na 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o dos eletrodos met{\'a}licos e nas 
                         caracteriza{\c{c}}{\~o}es el{\'e}tricas. Os substratos de 
                         Al\$_{2}\$O\$_{3}\$ \$\alpha\$ foram obtidos por 
                         compacta{\c{c}}{\~a}o do p{\'o} por prensagem uniaxial e 
                         sinterizados na temperatura de 1600 \$^{}\$C. Foram realizadas 
                         as identifica{\c{c}}{\~o}es das fases cristalinas pela 
                         t{\'e}cnica de difratometria de raios X (DRX), as an{\'a}lises 
                         das caracter{\'{\i}}sticas morfol{\'o}gicas e das 
                         microestruturas dos p{\'o}s e das cer{\^a}micas sinterizadas 
                         foram feitas pela t{\'e}cnica de microscopia eletr{\^o}nica de 
                         varredura (MEV) e a densidade foi obtida pela t{\'e}cnica de 
                         Arquimedes. Os filmes cer{\^a}micos foram preparados com p{\'o}s 
                         comerciais de ZrO\$_{2}\$ e de TiO\$_{2}\$ na 
                         propor{\c{c}}{\~a}o de 1:1 em massa, as suspens{\~o}es em 
                         {\'a}lcool et{\'{\i}}lico foram preparadas com 10, 12,5, e 15 
                         \% (em massa) de s{\'o}lidos (mistura dos p{\'o}s de 
                         ZrO\$_{2}\$ e de TiO\$_{2}\$) defloculados com PABA 
                         ({\'a}cido 4-amino benz{\'o}ico) de acordo com par{\^a}metros 
                         de processo obtidos experimentalmente. Estas suspens{\~o}es foram 
                         utilizadas para a obten{\c{c}}{\~a}o de filmes depositados no 
                         substrato via \emph{dip coating}. Os filmes cer{\^a}micos foram 
                         secos e sinterizados em 1200 \$^{}\$C, por 2 horas. Nos filmes 
                         sinterizados foram realizadas as identifica{\c{c}}{\~o}es das 
                         fases cristalinas por DRX, as an{\'a}lises das 
                         caracter{\'{\i}}sticas morfol{\'o}gicas e das microestruturas 
                         dos filmes sinterizados por MEV, as an{\'a}lises 
                         qu{\'{\i}}micas pela t{\'e}cnica de espectroscopia por energia 
                         dispersiva de raios X (EDX). Para a deposi{\c{c}}{\~a}o dos 
                         eletrodos de ouro foram confeccionados m{\'a}scaras 
                         mec{\^a}nicas e os eletrodos interdigitados foram obtidos pela 
                         t{\'e}cnica de deposi{\c{c}}{\~a}o f{\'{\i}}sica de fase 
                         vapor com evapora{\c{c}}{\~a}o por feixe de el{\'e}trons 
                         (EB-PVD). As caracteriza{\c{c}}{\~o}es el{\'e}tricas foram 
                         feitas em uma c{\^a}mara clim{\'a}tica, e os valores de 
                         capacit{\^a}ncia medidos por uma ponte RLC, em fun{\c{c}}{\~a}o 
                         de quantidades crescentes e decrescentes de umidade relativa 
                         ambiente, nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55\$^{}\$ C. O 
                         resultado mais significante deste trabalho foi o aumento nos 
                         valores da capacit{\^a}ncia medida para todos os elementos 
                         sensores na forma de filmes porosos com eletrodos incorporados, 
                         que foram relacionadas ao arranjo dos eletrodos como capacitores 
                         em paralelo. Os elementos sensores com 12,5, e 15 \% de 
                         s{\'o}lidos apresentaram maiores varia{\c{c}}{\~o}es de 
                         capacit{\^a}ncia com a umidade relativa, menores histereses e 
                         maior estabilidade com a temperatura. As an{\'a}lises dos 
                         resultados indicaram que os elementos sensores capacitivos de 
                         filme de cer{\^a}mica porosa de ZrO\$_{2}\$-TiO\$_{2}\$ 
                         desenvolvidos neste trabalho, s{\~a}o muito promissores quanto ao 
                         potencial de utiliza{\c{c}}{\~a}o no monitoramento da umidade do 
                         ar. ABSTRACT: The process of climate change, which has been 
                         aggravating in recent decades have required more and more efforts 
                         in the development of sensors for monitoring soil moisture and 
                         air, demanding ever more studies and research of new materials to 
                         be applied as sensing elements more reliable, versatile and less 
                         cost-benefit. In Brazil, besides the typical climatic conditions 
                         of a tropical country there is also a higher incidence of ionizing 
                         radiation from cosmic rays due to South Atlantic Magnetic Anomaly 
                         (AMAS). The ceramic sensing elements satisfy this requirement in 
                         addition to presenting greater chemical inertness and better 
                         mechanical strength than the polymeric. In this work, it is 
                         proposed the research and the development of sensing elements in 
                         the form of ceramic porous films with interdigitated metallic 
                         electrodes that will be used in monitoring of relative humidity of 
                         the air. For this, you want to focus on processing, in deposition 
                         of films on the substrate, in the characterization of the films, 
                         in the deposition of metal electrodes and in electrical 
                         characterizations. The Al\$_{2}\$O\$_{3}\$ substrates were 
                         obtained by compacting the powder and uniaxial pressing and 
                         sintered at temperature of 1600\$^{}\$ C. For the 
                         identification of crystalline phases was used the technique of 
                         x-ray diffractometry (XRD), the analysis of morphological 
                         characteristics and microstructures of sintered ceramics and 
                         powders were made by scanning electron microscopy (SEM) and the 
                         density was obtained by the technique of Archimedes. Ceramic films 
                         were prepared with powdered TiO\$_{2}\$ and ZrO\$_{2}\$ 
                         commercials in proportion of 1:1 by mass, the suspensions in ethyl 
                         alcohol were prepared with 10, 12.5, and 15 \% (by mass) of 
                         solids (mixture of powders of TiO\$_{2}\$ and ZrO\$_{2}\$) 
                         deflocculated with PABA (4-amino benzoic acid) in accordance with 
                         process parameters obtained experimentally. These suspensions were 
                         used to obtain films deposited on the substrate via dip coating. 
                         The ceramic films were dried and sintered at 1200 \$^{}\$C for 
                         2 hours. In the sintered films were performed identifications of 
                         crystalline phases by XRD, the analysis of morphology and 
                         microstructure of the sintered films by SEM, and the chemical 
                         analysis by spectroscopy energy dispersive X-ray (EDX). For the 
                         deposition of gold electrodes were made mechanical masks and 
                         interdigitated electrodes were obtained by the technique of 
                         physical deposition vapor phase with electron beam evaporation 
                         (EB-PVD). The electrical characterizations were made in a climate 
                         chamber, in function of increasing and decreasing amount function 
                         of enclosed humidity, and capacitance values measured by a RLC 
                         bridge, at temperatures of 25, 35, 45 and 55 \$^{}\$C. The most 
                         significant result of this work was the increase in the values of 
                         capacitance measured for all sensing elements in the form of 
                         porous films with embedded electrodes, which were related to the 
                         arrangement of the electrodes as capacitors in parallel. The 
                         sensing elements with 12.5 and 15 of solids larger capacitance 
                         variations submitted with the relative humidity, the less 
                         hysteresis and more stable with temperature. The analysis of the 
                         results indicated that the elements capacitive sensors of porous 
                         ceramic film ZrO\$_{2}\$-TiO\$_{2}\$ developed in this work 
                         are very promising as to the potential for use in monitoring the 
                         air humidity.",
            committee = "Nono, Maria do Carmo de Andrade (presidente/orientadora) and 
                         Oliveira, Rodrigo de Matos (orientador) and An, Chen Ying and 
                         Piorino Neto, Francisco and Muccillo, Eliana Navarro dos Santos 
                         and Melo, Francisco Cristov{\~a}o Louren{\c{c}}o de",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Development of sensor elements of capacitive type composed by 
                         porous ceramic film with integrated electrodes for air moisture 
                         monitoring",
             language = "pt",
                pages = "116",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JT9CQB",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3JT9CQB",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 dez. 2020"
}


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