Inkjet printing of zinc oxide sol-gel solutions for gas sensing applications

Gas sensors play a fundamental role in the control and recognition of chemical species in the surrounding environment. Among the many technologies on which these devices are based is that of chemoresistive sensors. In this work, gas sensors with active film based on zinc semiconductor oxide were produced starting from the formulation of sol-gel solutions, which subsequently were deposited on alumina substrates. The method used for active film deposition is a low cost and potentially scalable technique called inkjet printing. It has been shown that sol-gel solutions can be synthesized with physical properties suitable for precision printing. Several active films with different morphological and crystallographic characteristics have been obtained through appropriate thermal treatments of the printed solutions. Finally, the functioning of the sensors produced through the characterization of their performance has been demonstrated, after having been mounted inside an electronic nose, that is an instrument for detecting odours.

I sensori di gas svolgono un ruolo fondamentale nell’ambito del controllo e del riconoscimento delle specie chimiche presenti nell’ambiente circostante. Tra le molteplici tecnologie su cui si basano questi dispositivi vi è quella dei sensori chemoresistivi. In questo lavoro sono stati prodotti sensori di gas con film attivo a base di ossido semiconduttore di zinco a partire dalla formulazione di soluzioni sol-gel, che successivamente sono state depositate su substrati di allumina. Il metodo adottato per la deposizione del film attivo è una tecnica a basso costo e potenzialmente scalabile chiamata stampa inkjet. Si è dimostrato che è possibile sintetizzare soluzioni sol-gel con proprietà fisiche adatte ad essere stampate con precisione. Diversi film attivi con diverse caratteristiche morfologiche e cristallografiche sono stati ottenuti attraverso opportuni trattamenti termici delle soluzioni stampate. Infine, è stato dimostrato il funzionamento dei sensori prodotti attraverso la caratterizzazione delle loro performance, dopo essere stati montati all’interno di un naso elettronico, ossia uno strumento per la rilevazione degli odori.