Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego - Projekty
Streszczenie

Modelowy czujnik par związków organicznych na bazie cienkich warstw nanorurek węglowych

Kierownik projektu: dr Małgorzata Okrasa

Streszczenie projektu:

 

Celem projektu była poprawa bezpieczeństwa użytkowników pochłaniającego sprzętu ochrony układu oddechowego poprzez wprowadzenie do konstrukcji pochłaniaczy par związków organicznych czujnika opracowanego na bazie cienkich warstw zawierających nanorurki węglowe. Opracowany sensor umożliwi wskazanie chwili przebicia pochłaniacza, czyli utraty jego właściwości ochronnych, w przewidywanych warunkach użytkowania. Pozwoli to użytkownikowi na określenie czasu bezpiecznego stosowania sprzętu.

Prace prowadzone w 1. etapie projektu były ukierunkowane na opracowanie metody otrzymywania cienkich warstw zawierających nanorurki węglowe na podłożach nieprzewodzących, np. szklanych lub elastycznych foliach polimerowych. Powłoki takie mają zdolność absorpcji par substancji organicznych, w wyniku czego zmianie ulega rezystancja materiału tworzącego warstwę. 2. etap projektu obejmował przeprowadzenie kompleksowych badań sensorów w celu określenia wpływu konstrukcji sensora, mikroklimatu w planowanym miejscu jego umieszczenia oraz stężenia par substancji testowych na wielkość odpowiedzi elektrycznej w wyniku działania par substancji organicznych.

Celem 3. etapu projektu było opracowanie modelowego czujnika par substancji organicznych na bazie cienkich warstw polimerowych zawierających nanorurki węglowe wraz z układem wskaźnikowym umożliwiającym sygnalizację czasu ochronnego działania pochłaniacza oraz przeprowadzenie badań reakcji układu modelowego na obecność par związków organicznych w powietrzu za złożem sorpcyjnym pochłaniacza.

Prace eksperymentalne podzielono na dwie zasadnicze części. W pierwszej została opracowana metoda wyznaczania lokalizacji sensora na bazie przewidywań zmodyfikowanego modelu Wheelera-Jonasa, opisującego związek między czasem przebicia pochłaniacza a masą węgla aktywnego stanowiącego złoże sorpcyjne. Opisane wyniki badań dotyczyły wpływu ułożenia sensora względem strugi przepływającej mieszaniny testowej na wartość odpowiedzi sensora oraz progu zadziałania i czasu reakcji sensora na obecność wybranych par organicznych. Przeprowadzono również badania modelowe uwzględniające zależność położenia elementu sensorycznego względem osi symetrii złoża sorpcyjnego oraz w płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii na zdolność wykrywania par substancji organicznych. Wyniki przeprowadzonych prac umożliwiły określenie optymalnej lokalizacji elementu sensorycznego w złożach sorpcyjnych o zróżnicowanej masie dla zmiennej wartości stężenia par w otoczeniu. Następnie dla wybranego wariantu przeprowadzono badania weryfikujące poprawność przewidywań teoretycznych.

Kolejny etap prac obejmował zaprojektowanie i wykonanie modelu układu wskaźnikowego, który po podłączeniu do sensora pozwoli na wskazanie czasu przebicia złoża sorpcyjnego. Konstrukcję opracowanego urządzenia oceniono pod kątem zapotrzebowania na energię elektryczną oraz parametrów funkcjonalnych związanych z jego użytkowaniem w warunkach symulujących warunki rzeczywiste.

 

Projekt  III.P.03. Schemat koncepcji zastosowania modelu czujnika par wybranych substancji organicznych opracowanego na bazie cienkich warstw zawierających nanorurki węglowe wraz z urządzeniem wskaźnikowym sygnalizującym utratę właściwości ochronnych pochłaniacza (A – urządzenie wskaźnikowe, B – pochłaniacz z sensorem par wybranych substancji organicznych)

 

Wynikiem zrealizowanych prac jest działający model rozwiązania czujnika par wybranych substancji organicznych opracowany na bazie cienkich warstw zawierających nanorurki węglowe wraz z urządzeniem wskaźnikowym sygnalizującym utratę właściwości ochronnych pochłaniacza, dokumentacja konstrukcyjna opracowanego rozwiązania i stanowisko do badania odpowiedzi elektrycznej czujników w obecności par substancji organicznych oraz  właściwości ochronnych pochłaniaczy.

Wyniki pracy przedstawiono w 5 publikacjach i zaprezentowano na trzech konferencjach.

 



Jednostka: Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016