Materials Solutions voor Chemical Sensing

Het programma Materials Solutions voor Chemical Sensing ontwikkelt actieve materiaalsystemen voor gebruik in chemische sensoren. Met behulp van dergelijke systemen kan de aanwezigheid van chemische stoffen in gassen of vloeistoffen gemeten worden. Deze innovatieve materialen komen voort uit de vraag naar betere prestaties op verschillende gebieden zoals gezondheidsbewaking (zowel voor structurele als beroepsrisico’s) en ook voor toepassingsgebieden zoals de exploitatie van diepe bronnen, erosiedetectie en het controleren van de samenstelling van (aard)gas in distributienetten.

Meer informatie?

Heeft u belangstelling voor het gebruik van nieuwe detectiesystemen binnen uw toepassing of wilt u ontdekken hoe u detectie van chemische stoffen in uw toepassingen kunt integreren? Neem dan contact op met Arjen Boersma

Contact

Chemische sensoren zijn voorzieningen die de aanwezigheid van chemische stoffen in gassen of vloeistoffen kunnen meten. De ideale chemische sensor is een goedkoop, draagbaar en gebruiksvriendelijk apparaat dat direct en met perfecte selectiviteit reageert op de beoogde chemische stof (analyt) die in een willekeurige concentratie aanwezig is in een gas of vloeibaar medium, met als resultaat een meetbaar en onmiskenbaar uitvoersignaal. Hoewel er de laatste decennia enorme technische vooruitgang is geboekt, hebben de ontwikkelingen nog niet geleid tot de ideale sensor zoals hierboven beschreven. De chemische sensoren die momenteel worden gebruikt, zijn complexe elektronische of optische apparaten die doorgaans voor een specifieke toepassing zijn bedoeld en kruisgevoelig zijn voor vele interfererende chemicaliën. Er zijn veel verschillende chemische sensoren verkrijgbaar: variërend van kleine, goedkope sensoren die gevoelig zijn voor veel chemische stoffen, tot grote draagbare apparaten die zeer sensitief en selectief, maar ook erg duur zijn.

Gecoate sensormatrix en omhulde sonde

Binnen dit grote scala aan technologieën hanteert TNO twee benaderingen, beide gebaseerd op de interacties van de te meten chemische stoffen met een responsief materiaal dat op de sensor is aangebracht:

1.Goedkope en zeer kleine multi-parameter sensoren die verschillende chemische stoffen in een gas of vloeistof kunnen detecteren.
2.Glasvezelsensoren die de aanwezigheid van chemische stoffen op grote afstanden en/of onder extreme condities kunnen detecteren.

Glasvezel met gecoate FBG voor in situ detectie en procesbewaking.

Technologie

TNO heeft verschillende technologieën in kaart gebracht en ontwikkeld voor het oplossen van de problemen binnen de hierboven beschreven toepassingsgebieden:

  • Capacitieve sensoren
  • Fiber Bragg Grating detectie
  • Verbeterde oppervlakte infraroodabsorptie
  • Scheiding van deeltjes met Virtual Impactors
  • Concentrator / Responsieve coatings

Markt

De toepassingsgebieden en markten waarvoor de ontwikkelingen rond chemische detectoren zijn bedoeld, lopen zeer uiteen, maar ze delen hun behoefte aan kleine en goedkope oplossingen:

  • energie
  • gezondheid
  • milieu
  • defensie en veiligheid

Laboratoriumfaciliteiten en competenties

De faciliteiten van TNO omvatten apparatuur voor het fabriceren van chemische sensoren alsook maatwerkopstellingen voor karakterisatie, het uitvoeren van tests en kalibratie.

De meeste door TNO ontwikkelde sensoren werken op basis van responsieve coatings. Wij beschikken over de mogelijkheid de hiervoor vereiste chemische stoffen in onze laboratoria te synthetiseren. Het goed aanbrengen van dergelijke coatings is belangrijk. Daartoe maken we gebruik van inkjet printen, nevelcoating, drop casting en andere methoden. Functionalisering van fibersensoren gebeurt met een plasmabehandeling voor het reinigen van de vezels en het aanbrengen van dunne functionele lagen. Daarnaast behoort ook het aanbrengen van keramische coatings op verschillende ondergronden tot de mogelijkheden.

Blootstellingen aan een verscheidenheid van stoffen kunnen getest worden. Een goed voorbeeld daarvan is ons Gas Exposure System (GES), een gasmengselopstelling die maximaal 8 gassen gelijktijdig kan blootstellen aan de sensor die zich in een hogedrukvat bevindt. Dit vat kan tot 50 °C worden verwarmd en is geschikt voor drukken tot 8 bar.

Het analyseren en testen van nieuw ontwikkelde systemen is een absolute vereiste. Daartoe kunnen sensoren op verschillende manieren worden uitgelezen, zoals middels Frequency Response Analyser (FRA) voor een capacitieve sensor. Waar het gaat om glasvezels gebeurt dit met behulp van zowel optische detectorsystemen als FTIR analyse.

Expertise

Materials Solutions, synthese en nano-structurering van functionele materialen

Detectie van vluchtige organische stoffen in het milieu, ontwikkeling van slimme materialen voor efficiëntere geothermische energie, gebruik van zonlicht voor de omzetting van CO2 in brandstoffen, opslag... Lees verder
Expertise

Materialen voor Geo Energy

Materiaalonderzoek voor Geo Energy op het gebied van ontmanteling en hergebruik, aanslag en afzettingen, geothermische energie en verbeterde oliewinning. De grootste uitdagingen vormen de zware omstandigheden... Lees verder
Expertise

Onderzoeksprogramma Energieopslag en -Conversie - Photons-to-chemicals

TNO werkt samen met universiteiten en industriepartners aan de ontwikkeling van nieuwe concepten voor het omzetten van zonlicht in chemische energie. Koolstofdioxide en waterstof worden omgezet in C1-chemicalien... Lees verder
Expertise

Thermochemische materialen voor langdurige en verliesvrije warmteopslag

De programmalijn Thermochemical Materials ontwikkelt stabiele, goedkope en veilige TCM’s voor gebruik in systemen voor thermochemische warmteopslag voor huishoudelijke toepassingen. Deze systemen kunnen... Lees verder
Materials Solutions, synthese en nano-structurering van functionele materialen
Contact
E-mail

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.