Nuevas estrategias de catalizado y filtrado para la mejora de prestaciones en sensores de monóxido de carbono basados en nanopartículas de óxido de estaño

Resumen

El continuo y sostenido avance que se ha producido en los últimos años en el sector de las microtecnologías y los microsistemas ha dado lugar a un creciente desarrollo de procesos altamente controlados, desarrollados en ambiente de sala limpia, cuya aplicación se ha extendido a campos como el de la fabricación de sensores. El atractivo de estas técnicas radica en su repetibilidad, en la reducción de consumos y en la miniaturización de los dispositivos así fabricados. Si en este panorama se introduce la creciente demanda de dispositivos sensores tanto en ámbitos industriales como domésticos, resulta comprensible la adopción de las mencionadas técnicas para llegar a la obtención de los denominados microsensores, en alusión tanto a la miniaturización de los mismos como a las microtecnologías mediante las que se fabrican. Por otra parte, en el ámbito de la llamada sociedad del bienestar, el uso creciente del gas natural en los hogares ha incrementado el riesgo tanto de explosiones por escape de metano (principal componente del gas natural) como de envenenamiento por presencia de monóxido de carbono, gas procedente de combustiones deficientes y tóxico incluso en muy bajas concentraciones. Esto ha desembocado en la elaboración de normativas de detección de monóxido de carbono en ambientes domésticos, de previsible obligatoriedad en un futuro próximo, así como en una creciente demanda de sensores de gas. De todo lo expuesto nace el objetivo de este trabajo, que comprende el diseño y fabricación de un microsensor para detección de monóxido de carbono en ámbitos domésticos, previo estudio del material a utilizar como película sensible, en este caso el óxido de estaño. Por consiguiente, la realización del trabajo ha consistido en una primera etapa de estudio exhaustivo de las prestaciones del óxido de estaño como material sensor, para determinar su proceso y parámetros de fabricación haciendo uso de microtecnologías. Los valores de respuesta obtenidos mediante los dispositivos fabricados son superiores a los valores reseñados por otros autores que también apuestan por las técnicas de película delgada. Uno de los mayores problemas que presentan los dispositivos sensores de gas en general es su falta de selectividad ante posibles gases interferentes que puedan estar presentes en la atmósfera en la que se utilizan. En este trabajo se propone el uso de un filtro integrado que consigue la eliminación en gran medida de la señal procedente del etanol, uno de los interferentes más importantes en el ámbito doméstico. En una segunda etapa del trabajo se ha abordado el diseño del microdispositivo sensor de gas, que incorpora, además de la película, la fabricación de un calefactor integrado que es necesario optimizar. Además de las técnicas de procesado de película delgada, son necesarias técnicas de propias del desarrollo de microsistemas, tales como el micromecanizado del silicio o el pegado anódico de silicio contra pyrex, para la consecución de un dispositivo acabado y susceptible de ser encapsulado para su uso final. El trabajo se ha concluido con el estudio de las prestaciones del dispositivo fabricado en cuanto a consumo de potencia y estabilidad temporal. Cabe subrayar la doble vertiente de este trabajo. En primer lugar se debe señalar su aplicación en el sector gasodoméstico a través del proyecto llevado a cabo conjuntamente con la empresa Sociedad de Gas de Euskadi y avalada por las comunicaciones a los congresos del sector IGU 99 e IGRC 2001, así como por las patentes que la empresa ha realizado en relación con la fabricación del prototipo. En segundo lugar, hay que reseñar el interés científico reflejado en las publicaciones en revistas de ámbito internacional (Sensors & Actuators e IEEE Sensors Journal), así como por varias comunicaciones a congresos de alcance tanto nacional (VI Reunión Nacional de Materiales, CDE 99 y CDE 2001) como internacional (Sensor 99 y Eurosensors XVI).