Research database

HYSENS - HYbrid hydrogels for piezoresistive gas and water SENSors

Duration:
14 months (2023 - 2025)
Principal investigator(s):
Project type:
PNRR – Mission 4
Funding body:
MINISTERO
PoliTo role:
Sole Contractor

Abstract

Il monitoraggio dell'umidità e del rilascio di gas è molto importante per molte applicazioni pratiche e in particolare nel settore dell’agro-industria secondaria. Negli ultimi anni sono stati compiuti intensi sforzi per promuovere tecniche di rilevamento di umidità e gas con un’eccellente sensibilità e selettività, oltre che stabilità chimica e termica. I sensori convenzionali di umidità e gas generalmente funzionano ricevendo segnali elettrici (principalmente si tratta di sistemi elettrochimici). Vi è una crescente richiesta di sensori di umidità e gas autoalimentati, più stabili e più semplici, utili per la vita quotidiana e per numerose applicazioni industriali, in particolare quelle legate alla conservazione degli alimenti. Tuttavia, i sensori attualmente disponibili sono ancora ostacolati da una serie di fattori, tra cui tempi di risposta lenti (ad esempio, >40 min in aria ferma e fino a 3 min in aria in movimento), isteresi, suscettibilità alle interferenze elettromagnetiche e costi elevati. In HYSENS, proponiamo lo sviluppo di una nuova piattaforma di rilevamento di umidità e gas basata su idrogel ibridi arricchiti con nano-strati conduttivi di MoS2 in fase 1T e polianilina, caratterizzati da un notevole comportamento piezoresistivo, che consente la sensibilità a piccolissime variazioni di pressione esercitate sulla loro superficie o di assorbimento di acqua all'interno della loro rete polimerica. Queste specie sono biocompatibili e il rischio di perdita dei nanomateriali al loro interno è ridotto al minimo grazie all'ancoraggio covalente di questi ultimi alla matrice dell'idrogel. L'integrazione di queste piattaforme di rilevamento all'interno di dispositivi che possono essere dislocati lungo l'intera catena di trasformazione dell'industria alimentare, dalla lavorazione degli alimenti fino al confezionamento e alla distribuzione, consente di monitorare diversi parametri necessari per il controllo della qualità utilizzando una tecnologia autoalimentata, in grado di essere parte attiva di un ecosistema intelligente dell’Internet of Things (IoT). La piezoresistività di questi materiali è la causa della loro intrinseca capacità di rispondere alle variazioni di pressione e di assorbimento dell'acqua, ma anche del loro potenziale per caricare eventualmente dispositivi di accumulo di energia a bassa potenza, che possono essere collegati ad essi, come vogliamo esplorare in questo progetto. HYSENS sposterà questa tecnologia emergente dal livello di prova a cui si trova attualmente verso una prima dimostrazione della possibilità di essere incorporata in sensori completamente autonomi per l'industria alimentare “smart”, aprendo la strada a nuove tecnologie a basso consumo energetico per la nostra futura società sostenibile.

People involved

Departments

Keywords

ERC sectors

PE8_8 - Materials engineering (metals, ceramics, polymers, composites, etc.)

Sustainable Development Goals

Obiettivo 3. Assicurare la salute e il benessere per tutti e per tutte le età

Budget

Total cost: € 157,497.95
Total contribution: € 157,497.95
PoliTo total cost: € 157,497.95
PoliTo contribution: € 157,497.95