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Ultrasensitive Humidity Sensor using Metal-Organic Framework Synthesized by Hydrothermal Reaction KCI 등재

수열반응에 의해 합성된 금속-유기골격을 이용한 초고감도 습도센서

  • 언어ENG
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/443392
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한국응용과학기술학회지 (The Korean Society of Applied Science and Technology)
한국응용과학기술학회(구 한국유화학회) (The Korean Society of Applied Science and Technology (KSAST))
초록

본 연구는 습도센서에서 Zn-MOF (금속-유기구조)의 개발과 응용에 대해 다루며, 친환경적 합성과 우수한 전기적 특성을 보고한다. 그린 화학의 원리를 이용하여 제작된 Zn-MOF를 유연한 폴리에 틸렌테레프탈레이트 기판 상에 형성된 깍지낀 구조의 전극과 통합하였다. 상대습도가 10%부터 90%까지 증가할 때, 전기적 특성은 42.49 pF에서 370 nF까지 정전용량의 급격한 상승(약 939,322%)을 나타냈다. 또한, 임피던스는 47 MΩ에서 0.072 MΩ까지 약 99.81% 감소하였다. 제작된 습도센서는 반응시간 5초, 복구시간 약 0.7에서 0.9초로 동적으로 반응하였다. 이러한 결과는 Zn-MOF가 고도로 민감하고 반응성이 뛰어난 습도 모니터링할 수 있는 가능성과, 특히 다양한 환경 조건에서 센서의 정전용량성 반응성을 강조 하고자 한다.

This research details the development and application of Zn-MOF (metal−organic frameworks) in humidity sensors, emphasizing eco-friendly synthesis methods and outstanding electrical performance. Employing principles of green chemistry, Zn-MOFs were crafted and integrated onto interdigitated electrodes set upon a flexible polyethylene terephthalate substrate. Electrical characterization highlighted a remarkable increase in capacitance, soaring from 42.49 pF to 370 nF— an approximate 939,322% rise—as relative humidity escalated from 10% to 90%. Additionally, impedance markedly decreased from 37 MΩ to 0.072 MΩ, a reduction of 99.81%. The sensors showcased exceptional dynamics, with both capacitance and impedance exhibiting rapid response and recovery times of 5 seconds and 0.7 to 0.9 seconds, respectively. These results emphasize the Zn-MOFs' capability for highly sensitive and responsive humidity monitoring, particularly highlighting the sensors' capacitive response under varying environmental conditions.

목차
요 약
Abstract
1. Introduction
2. Research method
    2.1. Chemicals and Materials
    2.2. Synthesis of Zn-MOF and SensorFabrication
    2.3 Characterizations
    2.4. Sensor Evaluation
3. Results and Discussion
    3.1. Surface Morphology
    3.2 Electrical response of sensors
    3.3. Expected sensing mechanism
4. Conclusion
Acknowledgement
References
저자
  • Shahzad Iqbal(제주대학교 전자공학과, 박사과정생) | 이크발 샤자드
  • Syed Adil Sardar(제주대학교 전자공학과, 박사과정생) | 시예드 아딜 살다르
  • Asif Ali(제주대학교 전자공학과, 석사과정생) | 아시프 알리
  • Doo-Seung Um(제주대학교 전자공학과, 부교수) | 엄두승
  • Woo Young Kim(제주대학교 전자공학과, 부교수) | 김우영 Corresponding author