Kevlar™ kumaşlar üzerine hidrotermal yöntemle ZNO kaplama ve gaz sensör özelliklerinin incelenmesi

Kevlar kumaş yüzeyleri, nanoyapı morfolojileri, esneklikleri ve yüksek termal dirençleri sayesinde, özellikle yeni nesil giyilebilir teknolojilerde esnek gaz sensörleri elde etmek için ideal bir adaydır. Hedef gazın temas ettiği substrat yüzeyinin morfolojisi, sensörün algılama limiti, seçiciliği ve tepkisi gibi önemli özelliklerini doğrudan etkiler. Bu çalışmada, Çinko Oksit/Kevlar bazlı esnek gaz sensörlerinin performansını artırmak için Çinko Oksit morfolojisinin ayarlanmasını içeren pratik bir yöntem önerilmektedir. Çinko Oksit bazlı gaz algılama katmanları, iki aşamalı bir yöntem ile Kevlar kumaş yüzeyine kaplanmıştır. İlk olarak Kevlar üzerinde ultrasonik banyo yöntemi kullanılarak 1 dakikadan 20 dakikaya kadar beş farklı işlem süresine sahip tohum katmanı üretilmiştir. Çekirdeklenme adımında, tüm nanoyapılı katmanlar hidrotermal yöntem ile sabit parametrelerle ve aynı deneysel koşullar altında büyütülmüştür. Tohumlama süresi arttıkça yüzeyde oluşan nanoçubuklar (1 Boyutlu) pullara (2 Boyutlu) dönüşmüş ve bu da amonyak gazı algılama özelliklerinde önemli bir iyileşmeye olanak sağlamıştır. 5 dakika tohumlama süresine sahip sensör, 190 °C optimum çalışma sıcaklığında yüzde 49 hassasiyet gösterirken, 20 dakikada üretilen sensör, 50 ppm amonyak gazı için 130 °C'de yüzde 169 ile en iyi tepki performansını göstermiştir. Tohumlama süresindeki artış, 1 Boyutlu nanoyapıdan 2 Boyutluya dönüşüm yoluyla yalnızca gaz sensörünün çalışma sıcaklığını düşürmekle kalmamış, aynı zamanda sensör yanıtını da önemli ölçüde artırmıştır. Sabit hidrotermal yöntem koşulları altında ve aynı çözelti konsantrasyonuyla birim alan başına yoğunluk artmıştır. Ancak 10 dakikalık tohumlama işlemleminden sonra nanoçubukların uzunluğu kısalmış ve çubuk-pul hibrit morfolojisine dönüşmüştür. İncelenen numuneler için üstün bir sensör performansı ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar ayrıca esnek Kevlar kumaşın nanoyapılı Çinko Oksit bazlı amonyak gazı sensörleri için uygulanabilir ve ilginç bir alttaş olabileceğini göstermiştir.