Material Cerdas

download Material Cerdas

of 19

description

menjabarkan tentang aplikasi dari material cerdas terbaru

Transcript of Material Cerdas

Smart Sensing Materials for Low-CostChipless RFID Sensor

I. INTRODUCTIONSensor chipless RFID memiliki potensi yang luar biasa dalam hal terobosan teknologi, dan dampak sosial dan lingkungan. Ia memiliki sejumlah fitur inovatif seperti sepenuhnya dicetak, pasif, sub-sen dan ramah lingkungan. Potensi keuntungan dari fitur unik memungkinkan chipless sensor RFID dalam aplikasi unik yang tidak dapat dicapai sebelumnya dengan kedua sensor RFID tradisional. Hal ini perlu investigasi yang signifikan dalam bahan cerdas yang cocok untuk merasakan parameter fisik individu dan proses fabrikasi.Bahan cerdas juga disebut berstrukturnano bahan fungsional; merupakan sebuah kelas penting dari bahan dengan spektrum yang luas dari aplikasi dalam sel surya, sel bahan bakar, sensor dan sel elektrokimia foto untuk pemisahan air. Bahan cerdas termasuk polimer konduktif, Pedot: PSS (poli (3,4-ethylenedioxythiophene) asam sulfonat -polystyrene), Phenanthrene, Kapton, PVA (Polyvinyl Alcohol) Pani (anilin poli), grafem, kristal plastik, polimer hidrofilik, berdinding tunggal karbon nanotube (SWTs), oksida logam, nanopartikel, dll menunjukkan sifat multifungsi. Bahan-bahan yang cerdas sangat rentan terhadap perubahan lingkungan eksternal, seperti tekanan, suhu dan medan listrik dan cocok untuk aplikasi penginderaan.

Penerapan materi-materi ini benar-benar tergantung pada ketersediaan dioptimalkan teknik sintesis yang memungkinkan pengolahan dan manipulasi dengan cara yang tepat. Sintesis bahan fungsional ini dapat dilakukan melalui beberapa fabrikasi dan karakterisasi teknik baru. Dalam tulisan ini, berbagai bahan penginderaan untuk aplikasi penginderaan RF ditinjau dan karakteristik mereka dalam pengaruh berbagai parameter fisik dianalisis. Akhirnya, prinsip kerja sensor RFID chipless diikuti oleh berbagai desain dan eksperimental hasil mereka serta aplikasi potensi mereka dibahas.

II. SMART MATERIALS FOR RFID SENSINGSejumlah bahan cerdas dapat digunakan untuk sensor RFID. Gambar. 1 menunjukkan klasifikasi bahan cerdas sesuai dengan aplikasi penginderaan yang berbeda.Karakteristik yang paling berguna dari bahan yang cerdas adalah pembawa mobilitas , didefinisikan sebagai proporsionalitas konstan antara lapangan diterapkan listrik, E, dan kecepatan rata-rata pembawa arus yang sesuai, [17]. Biasanya, mobilitas pembawa bahan-bahan tersebut cukup rendah, dan mereka tidak cocok untuk aplikasi RF. Namun, mereka dapat diperkenalkan sebagai bahan penginderaan yang mengubah respon RF perangkat microwave di bawah pengaruh perubahan parameter fisik. Ini adalah hipotesis utama dari makalah ini.A. Material CharacteristicsUntuk RF penginderaan aplikasi seperti ditunjukkan pada Gambar. 1, EM karakterisasi bahan perlu diselidiki.

Dua aspek yang unik untuk setiap materi: (a) massa atom, dan (b) struktur elektronik. Keunikan struktur elektronik dari setiap bahan atau molekul yang digunakan untuk mengidentifikasi sumber elektron yang dipancarkan dan foton dari bahan bawah analisis. Konduktivitas berbagai semikonduktor organik dan anorganik ditunjukkan pada Gambar. 2. Gambar. 2 menunjukkan konduktor murni seperti perak, tembaga dan aluminium.Bahan-bahan yang sangat konduktif dapat digunakan untuk - dan mmWave pasif desain sirkuit [18], [19]. Di sisi lain, beberapa bahan semi konduktif seperti Indium Tin Oxide (ITO), serpih perak dan sepotong nano-partikel menawarkan konduktivitas di urutan 50-100 kali lebih kecil dari bulks konduktor murni. Oleh karena itu, meskipun mereka tidak cocok untuk microwave / mm gelombang desain pasif, mereka dapat digunakan untuk aplikasi penginderaan. Perlu menyelidiki sifat bahan tersebut konduktif rendah untuk merasakan aplikasi. Untuk penyelidikan, dua jenis sifat material dianalisis dengan teknik diagnostik: (a) sifat struktural perangkat mikro-fabrikasi seperti ketebalan dan kekasaran permukaan, dan (b) komposisi unsur dan kimia material.Optik dan elektron scanning dan mikroskop elektron transmisi teknik yang digunakan untuk mengamati struktur perangkat mikro-fabrikasi. Difraksi sinar-X dan mikroskop elektron transmisi digunakan untuk analisis struktur kristaldan cacat. Analisis dan karakterisasi teknik termasuk mikro dan morfologi permukaan (XRD, AFM, SEM, TEM dll), optik (UV-Vis), listrik dan termal parameter (DC konduktivitas dan stabilitas dll), microwave (hamburan parameter yaitu permitivitas kompleks, dielectric loss, kerugian refleksi dll dalam kisaran GHz 20,21]. Berbagai bahan cerdas seperti suhu, kelembaban, PH, bahan gas penginderaan dan sifat dasar mereka diperiksa dan dianalisa berdasarkan analisis dan karakterisasi teknik di atas dijelaskan dalam berikut bagian.

B. Materials for RF Sensing1) Temperature Sensing Materialsa) Phenanthrene: Ini adalah zat sublimasi dari kelompok hidrokarbon polisiklik yang mengubah langsung dari padat ke fase gas tanpa melalui fase cair menengah. Sublimasi adalah fase transisi endotermik yang terjadi pada suhu dan tekanan di bawah zat triple-titik dalam diagram fase. Entalpi transisi fase untuk Phenanthrene adalah 90,5 KJ mol-1 dan transisi suhu (Tc) sekitar 72 C perilaku Dielektrik Phenanthrene dipelajari dalam [5]. Hal ini menunjukkan bahwa setelah suhu transisi, ada peningkatan drastis r konstanta dielektrik yang permanen jika uap tidak de-disublimasikan. Oleh karena itu, properti ini dapat digunakan untuk mewujudkan sensor ambang batas suhu untuk tag RFID chipless yang memicu pada suhu transisi Phenanthrene.b) kristal ionik plastik: The konduktivitas ionik perubahan kristal plastik karena cacat molekul organik dan gerakan kristal. The misalnya kristal plastik. N Methyl-NButylpyrrolidiniumhexafluorophosphate (P14PF6) adalah calon yang baik untuk suhu penginderaan. Sebagai suhu meningkat dari -15 C hingga 70 C [12], ia pergi melalui tiga fase transisi mulai dari negara kristal dan berakhir sebagai cairan. Hasil di atas ini menunjukkan bahwa ion kristal plastik dapat digunakan sebagai bahan suhu penginderaan.c) oksida logam Nano-terstruktur: oksida logam Semikonduktor seperti ITO dan ZnO adalah bahan band gap lebar, menunjukkan kelas yang menjanjikan untuk penginderaan. Karena terbatasnya ketersediaan Indium di bumi, penelitian termasuk sifat fisik film ZnO telah menunjukkan bahwa parameter optik dan listrik dari film ZnO, mirip dengan ITO. Kedua bahan ini sangat rentan terhadap perubahan lingkungan eksternal, seperti tekanan, suhu, dan medan listrik. ZnO juga memiliki titik lebur tinggi (2248 K) dan stabilitas termal yang baik. Tepi penyerapan optik film tipis ZnO memiliki merah pergeseran biasa dengan suhu. Hal ini terkait dengan hubungan linear antara energi celah pita ZnO dan suhu. Band gap optik dengan transisi langsung dapat dihitung dari hubungan berikut.

Dimana, hv adalah energi foton, adalah koefisien penyerapan dekat tepi pita, B adalah konstan antara 107 dan 108 m-1, Misalnya band gap optik. Rincian uraian mengenai pengukuran celah pita ZnO dapat ditemukan dalam referensi; ini menunjukkan bahwa film tipis ZnO adalah bahan penginderaan yang sangat baik untuk sensor suhu. Gambar. 3 menunjukkan data percobaan dan garis dipasang Band gap terhadap suhu ZnO. Celah pita penyempitan disebabkan oleh kenaikan suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4. Morfologi permukaan halus dengan kekasaran permukaan lapisan tipis ZnO adalah tentang 7.4nm dan baik kualitas kristal dengan orientasi disukai (0002) sepanjang c-sumbu, seperti ditunjukkan pada Gambar. 4. Hal ini juga menunjukkan bahwa ZnO dapat digunakan sebagai bahan penginderaan suhu dan memiliki beberapa keunggulan dalam fabrikasi. Hal ini juga cukup kuat untuk bertahan hidup di lingkungan rekayasa nyata.2) Humidity Sensing Materialsa) Kapton: Kapton poliamida memiliki perubahan dielektrik linier dengan kelembaban [7]. Film Kapton memiliki permitivitas relatif 3,25 pada 25% kelembaban dan suhu ruangan 23 C. Pada suhu ini, kelembaban permeabilitas relatif Kapton ini

(r) berubah secara linear dengan kelembaban relatif (RH) yang diberikan oleh ekspresi

Disipasi faktor ( tan) berubah dari 0,0015 pada 0% kelembaban 0,0035 pada 100%. Selama penyerapan air, Kapton melewati proses hidrolisis yang memodifikasi polarisasi listrik internal. Sifat di atas menunjukkan bahwa Kapton dapat diperkenalkan pada kelembaban sensor UHF RFID.

b) Polivinil alkohol (PVA): PVA adalah bahan polimer higroskopis yang menyerap air. Ini memiliki gugus OH terikat satu sama karbon dalam rantai tulang punggung (-CH2-CH2-) n. Hal ini juga berat molekul tinggi dan suhu transisi gelas sekitar 70 C. Produk standar memiliki 98-99 atau 87-89% dari Mol gugus hidroksil dan dapat memakan waktu hingga 25% air dari udara ambien lembab. PVA adalah hidrofilik di alam. Hal ini dapat digunakan sebagai polielektrolit berbasis sensor resistif. [25], [26] melaporkan karakteristik frekuensi tinggi dari PVA dalam larutan air. Dalam studi ini, perilaku dielektrik air diselidiki dengan mengubah suhu dan konsentrasi PVA. Hasilnya menunjukkan bahwa bagian nyata dari permitivitas relatif r menurun pada rentang frekuensi dari 0.2- 20 GHz sebagai konsentrasi PVA dalam air meningkat. Penza dan Anisimkin telah menunjukkan, potensi film PVA untuk kelembaban penginderaan dalam. Mereka menemukan sensitivitas diabaikan film PVA terhadap beberapa gas seperti (NH3, NO2, CO) dan karakteristik hysteresis rendah merasakan kelembaban lingkungan. Hal ini membuat PVA kandidat yang menjanjikan sebagai lapisan kimia sensitif untuk merasakan kelembaban relatif. 3) PH Sensing Bahan: Keuntungan dari semikonduktor organik (Melakukan Polymer) adalah kemampuan proses mereka. Namun, ketidakstabilan terhadap pengaruh lingkungan dan kesulitan untuk mencapai tingkat kinerja perangkat yang menantang, tapi dapat dicapai. Di antara polimer konduksi yang berbeda yang digunakan dalam aplikasi praktis, Pedot dikenal sebagai bahan yang sangat kuat dan baik melakukan.

Tebal Pedot Film 1m pada substrat plastik dibuat di Monash University Material Teknik Laboratorium dengan metode spin coating. Gambar. 5 menunjukkan foto film Pedot dibuat pada substrat plastik fleksibel dengan metode spin coating. Konduktivitas adalah sekitar 5 104 S / m. Ketergantungan PH resistivitas di Pedot Film pada PET foil ditunjukkan pada Gambar. 6. konduktivitas PEDOT tergantung ternyata pada tingkat PH, dengan konduktivitas tertinggi pada PH rendah, tetapi perubahan itu tidak dramatis kecuali nilai pH melebihi 11. perubahan ini bersifat reversibel pada rentang PH lebar [3]. Hasil di atas ini menunjukkan bahwa Pedot dapat digunakan sebagai bahan PH penginderaan.

4) Gas Sensing Bahan: Transparan Konduktif Carbon nanotube (CNT) Film: Dengan menggunakan metode filtrasi hisap umum, terdispersi dalam air Single-Walled Carbon nanotube (SWCNTs) dapat tersedot ke kertas saring berpori. Hal ini dapat dirakit dan didistribusikan dengan baik melalui kertas. Oleh karena itu affords array penginderaan yang kuat dengan ketebalan yang sama dengan kertas yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Mengintegrasikan jenis Nanomaterials aktif dalam matriks kertas, membuka peluang di sensor fleksibel dan perangkat optoelektronik.

5) Regangan Sensing Bahan: Berbagai bahan seperti kaca microfiber-diperkuat poli-tetra-fluoro-etilena (PTFE) komposit, berbasis poliester kain elastis, Nikel-Titanium (Nitinol) paduan dapat digunakan sebagai ketegangan dan retak sensor untuk kesehatan struktural monitoring. Sensor berbasis PTFE memiliki perubahan frekuensi resonansi yang relatif besar karena variasi konstan besar dielektrik bawah fluktuasi suhu.

6) Diskusi Bahan Smart untuk Sensing: Sejauh ini berbagai bahan seperti suhu, kelembaban, PH, gas, saring bahan penginderaan dan sifat dasar mereka diidentifikasi, dianalisis dan diklasifikasikan. Identifikasi bahan cerdas telah dilakukan berdasarkan analisis properti dielektrik dan konduktif untuk mm dan m gelombang RF penginderaan. Klasifikasi bahan untuk suhu, kelembaban, PH, gas, penginderaan regangan juga telah dilakukan berdasarkan parameter fisik penginderaan. Selain itu, bahan ini memiliki sifat multifungsi dan memiliki potensi untuk merasakan lebih dari satu parameter juga dianalisa secara rinci.

III. CHIPLESS RFID SENSORPada bagian sebelumnya berbagai bahan cerdas untuk penginderaan RF telah ditinjau dan karakteristik mereka dalam pengaruh berbagai parameter fisik telah dianalisis secara rinci. Pada bagian ini, materi penginderaan cerdas terpadu spektral tanda tangan berbasis chipless sistem sensor RFID disajikan. Pertama prinsip kerja sensor RFID chipless disajikan. Desain berbagai sensor chipless RFID, persiapan dan mengintegrasikan bahan cerdas dalam tag palsu dan hasil akhirnya eksperimental untuk kelembaban dan sensor suhu dijelaskan secara rinci. Hasil mewujudkan murah, di mana-mana, RFID pasif multi-sensor simpul.A. Chipless RFID Sensor SystemGambar. 8 menunjukkan diagram blok lengkap sistem sensor RFID chipless. Sebuah spektrum frekuensi gelombang kontinu dari pembaca antena pemancar menerangi sensor tag. Bagian dari sinyal interogasi yang backscattered dari sensor tag dan ditangkap oleh pembaca antena penerima. Akhirnya pembaca decode data dengan mengamati tanda tangan frekuensi. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 9, sinyal yang dipantulkan membawa kedua ID dan informasi penginderaan objek. Tag sensor terdiri dari sejumlah multi-resonator yang memancarkan frekuensi yang berbeda tanda tangan ketika diterangi oleh band ultra-wide (UWB) sinyal. Ada dua jenis resonator dalam tag senso. Set pertama resonator membawa ID data tag, dan set kedua resonator membawa informasi penginderaan. Mekanisme penginderaan dimasukkan menggunakan polimer cerdas yang menunjukkan sensitivitas RF untuk parameter fisik lingkungan tertentu seperti suhu, kelembaban, gas, pH dll Dalam spektral signature sensor berbasis chipless RFID, penginderaan dielektrik digabungkan dengan bahan pintar digunakan sebagai superstate untuk resonator. Sebagai bahan perubahan properti dielectric atau konduktif dengan parameter lingkungan, pergeseran frekuensi resonansi terjadi. Pergeseran ini dapat diukur sebagai data penginderaan. Oleh karena itu, sensor RFID chipless memiliki fitur ganda membawa (i) ID Data dan (ii) informasi Sensing seperti ditunjukkan pada Gambar. 8.

Dalam chipless sensor kelembaban RFID, tag menyediakan identifikasi dan kelembaban relatif lingkungan nirkabel. Kelembaban adalah salah satu parameter fisik yang paling penting bagi penilaian kualitas udara dalam ruangan dikendalikan; dalam memantau konservasi makanan; dalam mendeteksi kerusakan air di tertutup dinding, bangunan dan arsip. Ada permintaan yang berkelanjutan untuk penerbangan murah, fleksibel, pasif sensor kelembaban untuk berbagai aplikasi dunia nyata. Selain itu, suhu RFID sensor ambang chipless secara permanen mengubah properti resonan sekali suhu kritis terlampaui. Suhu tradisional polimer sensitif memiliki perubahan properti dielektrik reversibel dengan suhu. Oleh karena itu, resonator microwave bahan ini akan memiliki pergeseran frekuensi resonansi selama kedua proses endotermik dan eksotermik. Namun, bahan menghaluskan permanen mengubah properti dielectric ketika suhu kritis tercapai. Setelah suhu kritis tercapai, bahan-bahan ini tidak menunjukkan perubahan properti dielektrik bahkan jika suhu pergi di bawah temperatur kritis. Fitur ini digunakan untuk mewujudkan RFID sensor suhu chipless yang memicu hanya sekali. Setelah dua bagian menyajikan real time kelembaban sensor dan suhu ambang sensor masing-masing.B. Design of Chipless RFID Tag SensorDalam tag sensor chipless RFID kami, patch persegi panjang dengan tiga U berbentuk slot yang ditunjuk untuk data encoding dan induktor listrik kapasitor (ELC) resonator melakukan penginderaan lingkungan. Seperti ditunjukkan dalam tata letak sensor tag kami (Gbr. 9 (a)), tiga slot berbentuk U disetel untuk beroperasi dalam 7,0-9,0 GHz. Setiap slot beresonansi pada frekuensi tertentu tergantung pada parameter struktural. Resonansi ini diamati sebagai dip besarnya dalam spektrum RCS backscattered ketika tag diterangi dengan gelombang pesawat. Kehadiran dan adanya dip resonansi digunakan untuk mewakili ID Data '1' dan '0' masing-masing. Selain itu, resonator ELC dirancang yang beroperasi antara 6,0-7,0 GHz untuk memasukkan penginderaan dalam tag chipless kami. Sebuah ELC resonator pasangan kuat untuk bidang E terpolarisasi dan sedikit ke medan H seragam seperti ditunjukkan pada Gambar. 9 (a). Sebagai, gelombang pesawat menerangi struktur, kapasitor tengah seperti struktur pasangan untuk bidang E dan terhubung ke dua loop paralel yang memberikan induktansi. Dengan demikian, struktur beresonansi pada frekuensi yang sesuai dengan LC setara. Di sini, film polimer penginderaan digunakan sebagai superstate untuk resonator ELC untuk memasukkan perubahan dielektrik di properti resonan. Permitivitas dielektrik merasakan polimer memodifikasi LC setara resonator untuk menghasilkan pergeseran frekuensi terukur. Pergeseran frekuensi ini menunjukkan perubahan parameter penginderaan. The simulasi RCS besarnya vs frekuensi untuk sensor terintegrasi ditunjukkan pada Gambar. 9 (b). Berikut frekuensi resonansi untuk data encoding dan suhu penginderaan dapat diidentifikasi secara jelas. Hanya kombinasi bit data '111' dianggap untuk sensor tag. Dirancang sensor tag dibuat menggunakan proses etsa kimia pada Taconic TLX_0 substrat. Hal ini dilakukan secara komersial oleh 'LINTEK', produsen papan sirkuit cetak. Pada bagian berikutnya, dua aplikasi yang berbeda chipless tag RFID sensor kita disajikan.

C. C. Chipless RFID Sensor for Real-Time Relative Humidity (RH) MonitoringDalam tulisan ini, PVA diterapkan untuk tag RFID sensor chipless kami untuk menggabungkan kelembaban penginderaan. Perbandingan rinci sensitivitas kelembaban antara PVA dan Kapton disajikan dalam. Ini menunjukkan PVA memiliki properti penyerapan air unggul dibandingkan Kapton.Untuk memasukkan kelembaban penginderaan, tag dibuat dimodifikasi dengan menempatkan PVA 31-50000 di atas resonator ELC. PVA polimer dari Sigma Aldritch dan dilarutkan dalam larutan H2O / Ethanol 3/1 selama sekitar 3 jam pengadukan magnetik. Setelah itu menjadi benar-benar larut dan transparan. Kemudian, dengan hati-hati dituangkan di atas struktur ELC menggunakan tetesan halus. Jumlah PVA yang digunakan adalah sekitar 0,2 ml. Untuk memvalidasi operasi sensor, percobaan dilakukan dengan menggunakan Miller Nelson Suhu dan Kelembaban kontrol. Sebuah foto dari setup eksperimental keseluruhan ditunjukkan pada Gambar. 10 (a). Di sini, kelembaban controller terhubung ke ruang esky melalui sensor aliran air. Ruang esky memiliki udara tutup ketat sehingga suhu dan kelembaban dapat dikendalikan dari luar sensor dan data logger DIGITECH QP- 06.013 ditempatkan di dalam ruangan (Gambar. 10 (b)). Data logger membaca dan menyimpan suhu dan kelembaban di dalam ruangan pada interval waktu yang teratur. Dua antena horn yang terhubung ke VNA untuk pengukuran respon frekuensi. Tag sensor (Gambar. 10 (c)) ditempatkan di antara dua antena untuk mengukur koefisien transmisi. Dengan mengubah suhu yang disetel dan kelembaban Miller Nelson kontroler kami mengukur koefisien transmisi (S21) dari tag sensor untuk kondisi lingkungan yang berbeda (Gambar. 11 (a)). Selama percobaan, suhu hampir konstan pada sekitar 22,5 C. Namun, kelembaban relatif berubah dari 60% menjadi 80% di dalam ruangan. Hal ini mengamati bahwa meskipun posisi resonansi untuk slot berbentuk U tidak bervariasi, frekuensi resonansi dari ELC resonator secara signifikan bergeser ke arah frekuensi yang lebih rendah% RH. Dengan kalibrasi pergeseran frekuensi ini, kelembaban ambien dapat ditentukan. Sebuah analisis rinci mekanisme kelembaban penginderaan bisa dilakukan dari Gambar. 11 (b). Di sini, pengukuran luas koefisien transmisi ditampilkan untuk RH perubahan (35- 85%). Hal ini ditemukan bahwa, kekuatan minimum pada resonansi dari resonator ELC juga dipengaruhi oleh RH perubahan. Hal ini disebabkan variasi imajiner r // . PVA dengan RH. Pada frekuensi tinggi, imajiner r //. meningkat dengan kelembaban dan konduktivitas menurun dan faktor disipasi meningkat sesuai. Gambar. 12 plot variasi pergeseran frekuensi resonansi dengan RH. Dengan melakukan kalibrasi kurva sensitivitas kita dapat menentukan RH dari lingkungan yang tidak diketahui.

D. Chipless RFID Sensor for TemperatureThreshold DetectionDalam manajemen rantai pasokan, sering diinginkan untuk mendeteksi peristiwa tertentu daripada pemantauan terus menerus. Sebagai contoh, pelanggaran atau meningkat 'tertentu nilai ambang temperatur bisa sangat penting selama transportasi dan penyimpanan produk, bahan kimia, obat-obatan atau bahan peledak. Target aplikasi ini biaya rendah chipless suhu RFID sensor ambang tag diusulkan untuk deteksi event.

Di sini, kita telah menggunakan properti dielektrik ireversibel Phenanthrene untuk mengembangkan sensor suhu ambang batas. Sebagaimana dibahas dalam bagian II, Phenanthrene adalah bahan menghaluskan yang menguap pada suhu transisi sekitar 72oC. Oleh karena itu, lapisan superstate dari Phenanthrene pada tag RFID sensor chipless kami akan beroperasi sebagai sensor suhu yang mengubah negara di 72oC. Selain itu, sensor adalah satu tembakan detektor acara yang berarti ia akan tetap dalam keadaan akhir selamanya, setelah suhu berjalan di atas temperatur transisi. Percobaan berikut menunjukkan kelayakan deteksi ambang temperatur.

1) Persiapan Phenanthrene Solusi: Phenanthrene adalah Mudah larut ke THF (Tetrahydrofuran). Untuk mempersiapkan 1 mol Phenanthrene dan THF solusi, wadah kimia diisi dengan 1,78 gram (tepatnya diukur dalam keseimbangan mikro) bubuk Phenanthrene dan 200 ml THF. Kemudian dipanaskan sekitar 60 C dan magnetis diaduk selama sekitar 10-15 menit. The Phenanthrene benar-benar larut dalam THF dan solusi yang digunakan untuk percobaan. The Phenanthrene: Solusi THF dituangkan di atas ELC resonator sensor tag fabrikasi menggunakan tetesan halus dan teknik masking. Kemudian, tag dipanaskan pada suhu rendah (sekitar 40 C) menguap THF dan kristal Phenanthrene terbentuk pada resonator ELC. Ketebalan film Phenanthrene adalah 0,2 mm.2) Percobaan untuk Suhu Threshold Deteksi: Penelitian dilakukan di kandang di mana suhu dapat dikontrol. Gambar. 13 menunjukkan respon (S21) dari resonator ELC diukur pada 30 menit interval waktu ketika suhu di 85 C konstan. Ini menunjukkan, pada kondisi awal (0 menit) frekuensi resonansi di 6.45 GHz yang bergeser ke 6.77 GHz setelah 90 menit. Ini berarti setelah 90 menit ELC resonator memiliki pergeseran frekuensi permanen 320 MHz. Pergeseran frekuensi ini menegaskan beroperasi sebagai sensor suhu ambang batas. Juga, baik besarnya S21 dan fase sesuai dengan pergeseran frekuensi. Percobaan ini diulang untuk suhu yang berbeda 65, 75, 85 dan 95 C untuk memverifikasi batas suhu penginderaan sensor tag kami. Gambar. 14 menunjukkan resonansi frekuensi yang diukur vs waktu resonator ELC untuk tingkat suhu yang berbeda. Pada kondisi awal, frekuensi resonansi konstan untuk semua suhu. Namun, untuk 65 dan 75 C pergeseran frekuensi resonansi diabaikan untuk seluruh periode waktu. Sebaliknya, pada 85 dan 95 C itu menunjukkan pergeseran drastis sekitar 320 MHz. Hal ini sesuai dengan suhu ambang pelanggaran di sekitar 80 C. Sebagai Phenanthrene disublimasikan pada suhu ini, pergeseran resonansi tetap sekali permanen dipicu. Lebih lanjut untuk mengkonfirmasi kinerja sensor bawah temperatur transisi, percobaan dilanjutkan selama sekitar 5 hari pada 65 C. Namun, tidak ada pergeseran resonansi yang signifikan diamati.

E. Discussion on Chipless RFID SensorKami telah mengembangkan biaya rendah, penuh sensor chipless RFID dicetak dan kompak untuk tingkat item tag dan parameter penginderaan multi-. Tag sensor memiliki potensi termasuk beberapa parameter penginderaan sebagai mekanisme penginderaan independen dari ID Data generasi. Aplikasi polimer hidrofilik, PVA untuk menggabungkan sensitivitas kelembaban dalam tag RFID chipless yang disajikan di sini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ELC resonator tunggal dapat berkontribusi untuk pergeseran frekuensi resonansi yang memadai untuk mewujudkan tinggi sensor kelembaban sensitif. Oleh karena itu, ini chipless sensor kelembaban RFID kompak benar-benar keadaan teknologi seni dalam penginderaan di mana-mana. Selain itu, aplikasi baru lain dari sensor chipless RFID akan ambang batas suhu penginderaan untuk deteksi event. Di sini, sensor suhu RFID chipless memiliki memori nonvolatile disajikan dengan menggunakan sifat RF dari Phenanthrene menghaluskan bahan. Sensor menyimpan acara 'ambang temperatur pelanggaran dan mempertahankan memori secara permanen.Selain itu, Phenanthrene adalah salah satu hidrokarbon polisiklik yang dipilih dalam penelitian ini. Bahan menghaluskan lain dalam kelompok ini dapat digunakan untuk mendapatkan suhu transisi tertentu. Sebagai contoh, naftalena, Benzene, Anthracene dll masing-masing memiliki suhu transisi yang berbeda dan cocok untuk mengintegrasikan sensor tag kami. Oleh karena itu, dirancang sensor tag kami adalah platform umum untuk biaya serbaguna rendah aplikasi suhu penginderaan.Hasil eksperimen dari real time sensor kelembaban dan suhu ambang sensor disajikan untuk memberikan hanya prospek utama mereka aplikasi chipless RFID penginderaan. Karena manfaat potensi mereka, prospek dan aplikasi sensor RFID chipless yang disajikan pada bagian berikut.

IV. PROSPECTS AND APPLICATIONSSensor chipless RFID memiliki potensi yang luar biasa dalam hal terobosan teknologi, dan dampak sosial dan lingkungan. Sejumlah area aplikasi diidentifikasi di bagian.

Keamanan Pangan: produk yang mudah rusak seperti susu, jus buah, daging mentah dan makanan kaleng di supermarket dapat dengan chipless sensor RFID tag kami seperti ditunjukkan pada Gambar. 15. Sebuah penelitian baru mengungkapkan bahwa rantai ritel besar tidak bisa mempertahankan 4 C dalam garis beku mereka. Produk-produk jangka pendek menunjukkan perubahan kimia tertentu yang dapat dirasakan untuk memantau status. Identifikasi, pengumpulan dan disipasi produk tahan lama kadaluarsa merupakan pasar internasional besar yang akan sangat diuntungkan oleh sensor chipless pasif. Selain itu, ini akan meningkatkan kualitas produk dan kepuasan pelanggan.

Farmasi: Menurut, pasar global untuk produk dan jasa RFID dalam industri farmasi senilai $ 112 juta pada 2008, dan diperkirakan akan tumbuh menjadi $ 884.000.000 pada tahun 2015. Dalam industri farmasi, berbagai bahan kimia dan biomolekul membutuhkan kondisi lingkungan tertentu ( suhu, kelembaban, tekanan, tingkat pH dll) untuk budaya obat dan penyimpanan. Perubahan menit dalam parameter fisik dapat merusak khasiat obat. Dalam aplikasi tersebut, sangat sensitif, biosensor dielektrik fleksibel dapat meningkatkan kualitas produksi dan mengurangi kerugian ekonomi.

Smart Home: sensor murah kami juga memiliki fitur mengintegrasikan beberapa sensor dalam chipless tag RFID tunggal. Ini parameter penginderaan simpul beberapa dapat digunakan dalam pemantauan lingkungan rumah seperti ditunjukkan pada Gambar. 16. Adapun contoh, sensor CO adalah wajib di rumah-rumah di Inggris. Juga, rumah di kawasan Arktik perlu suhu terus menerus dan Unit kelembaban pemantauan. Di rumah pintar di masa depan, beberapa node sensor akan memberikan informasi yang diperlukan untuk memungkinkan pemantauan kondisi meresap suhu, kelembaban, dan adanya gas beracun.

V. CONCLUSIONS AND FUTURE WORKSMakalah ini menyajikan tinjauan komprehensif bahan penginderaan cerdas untuk RF penginderaan dan aplikasi mereka. Kontribusi dari kertas dapat diringkas sebagai berikut: (i) identifikasi bahan cerdas untuk mm dan m RF gelombang penginderaan, (ii) klasifikasi bahan yang didasarkan pada parameter fisik penginderaan, (iii) karakterisasi bahan untuk analisis sensitivitas RF, ( iv) desain chipless baru sensor RFID, (v) hasil baru real-time monitoring kelembaban menggunakan PVA, dan deteksi ambang suhu menggunakan Phenanthrene, dan (vi) akhirnya potensi daerah aplikasi identification.Smart merasakan identifikasi bahan dan klasifikasi telah dilakukan berdasarkan analisis properti dielektrik dan konduktif. Materi menunjukkan sensitivitas RF tinggi parameter fisik tertentu. Selain itu, bahan-bahan yang memiliki sifat multifungsi diselidiki. Bahan-bahan ini memiliki potensi untuk merasakan lebih dari satu parameter. Namun, masih ada tantangan dalam karakteristik mereka sepenuhnya dalam frekuensi tinggi dan pengukuran dielektrik dan melakukan profil untuk berbagaiaplikasi. The chipless desain sensor RFID memiliki potensi untuk menggabungkan beberapa parameter merasakan sebagai resonator yang didedikasikan untuk ID data dan penginderaan beroperasi secara independen. Selain itu, sensor kompak, sepenuhnya dicetak di substrat yang fleksibel untuk aplikasi yang kuat. Hasil yang disajikan dalam makalah ini mengkonfirmasi kesesuaian sensor RFID chipless kelembaban monitoring dunia nyata. Juga, sensor suhu ambang batas dengan fitur deteksi event memiliki aplikasi besar dalam manajemen rantai pasokan. Misalnya, barang-barang tahan lama dalam superstore yang perlu disimpan pada suhu di bawah 4 C. Dalam aplikasi tersebut, suhu sensor ambang lowcost dapat memantau setiap item apakah suhu kritis telah berlalu selama transportasi dan penyimpanan. Hal ini sebagian besar akan menguntungkan industri, grosir dan pelanggan khususnya untuk mengidentifikasi produk kadaluarsa. Kemungkinan PVA, Phenanthrene, baru permulaan, kita akan membahas semikonduktor lain dan meta-bahan termasuk Pedot, kristal plastik, logam oksida, SWCNTs dan Graphene. Juga, sifat listrik dan termal (konduktivitas, stabilitas dll), parameter gelombang mikro (parameter hamburan yaitu permitivitas kompleks, kehilangan dielektrik, refleksi loss dll) dalam kisaran GHz akan ditandai untuk aplikasi RFID penginderaan. Tujuan masa depan penelitian ini adalah sensor RFID chipless sepenuhnya dicetak yang akan mempromosikan teknologi hijau dan pollutionfree node sensor pakai untuk penginderaan meresap. Lowcost teknologi penginderaan di mana-mana seperti unik dapat mengidentifikasi dan memonitor setiap objek fisik melalui internet hal (IOT).