Gas Sensors on Plastic Foil with Reduced Power Consumption for Wireless Applications

Recently, there is a growing interest in developing so-called "smart" RFID tags for logistic applications. These smart tags incorporate sensing devices to monitor environmental parameters such as humidity and temperature throughout the supply chain. To fulfill these requirements cost-effectively, RFID tags were produced on plastic foil through large scale manufacturing techniques. To benefit from sensing capabilities on these systems, the integration of gas sensors directly produced on plastic foil was explored. Their gas sensing performances were investigated when fabricated on same polymeric substrates than the labels. To be compatible with wireless applications, all sensors were designed to operate in the sub-milliwatt power range. The integration of three different transducers on plastic foil for the detection of different gaseous species was investigated. First, the direct use of the PET or PEN foil as an optical waveguide for the fabrication of a selective colorimetric ammonia gas sensor was carried out. It led to a simplified processing based on additive fabrication techniques compatible with large scale manufacturing. Second, the impact of miniaturization on drop-coated metal-oxide gas sensors when fabricated on polyimide foil on their sensing performances was investigated. They took advantage from the low thermal conductivity of the substrate to reduce the power consumption with a simplified processing. The detection of oxidizing and reducing gases was achieved at low power consumption when pulsing the sensors. Lastly, the benefits brought by the gas absorption in a polyimide foil were exploited with the design of a simple capacitive structure. By operating it in a differential mode with a second functionalized capacitor, the discrimination between low-concentrations of volatile organic compounds and humidity was achieved. The design and fabrication of these sensors were developed with a vision of their future production performed by large scale manufacturing techniques. The gas sensing performances of all three transducers were assessed and revealed sensitivities comparable to standard devices made on silicon. Each sensor was associated with low-power electronics targeting an integration on wireless systems. The concept of a smart gas sensing system was demonstrated with the interfacing of a capacitive humidity sensor on a passive RFID label

Développement d'un pré-concentrateur miniaturisé en technologie silicium pour la détection de substances chimiques à l'état de traces

International audienceL'objectif principal de cette étude est le développement d'un dispositif de pré-concentration basé sur une technologie de microréacteur en silicium. Les applications visées concernent les systèmes miniaturisés de détection de traces gazeuses, soit en pollution atmosphérique, soit pour la détection d'explosifs. Pour cela, une poudre de carbone est utilisée comme matériau adsorbent, et les dispositifs ont été testés sous benzène. Les composants sont constitués de micro-canaux en silicium obtenus par gravures DRIE. Ils sont équipés de capillaires métalliques et d'un micro-chauffage. Une partie de l'étude porte sur le dépôt par méthode fluidique de la poudre de carbone dans les micro-canaux. Un intérêt particulier de l'étude concerne l'utilisation de silicium poreux pour augmenter la quantité de carbone déposé. Les tests de faisabilité sous benzène permettent de vérifier l'effet de pré-concentration recherché

Inkjet Printed Conductive Polymer Electrodes for AC Electroosmosis

Standalone integrated microfuidic systems require pumping elements. Electro-osmosis (EO) is an e"ective method of actuating liquids [1,2]. ACEO exploits much lower potentials and, by using alternating fields, overcomes the issues of electrolysis and gas generatio

Micro-solid oxide fuel cells as power supply for small portable electronic equipment

Micro-solid oxide fuel cell (SOFC) systems are anticipated for powering small, portable electronic devices, such as laptop, personal digital assistant (PDA), medical and industrial accessories. It is predicted that micro-SOFC systems have a 2-4 higher energy density than Li-ion batteries [1]. However, literature mainly focuses on the fabrication and characterization of thin films and membranes for micro-SOFC systems [2-12]; the entire system approach is not yet studied in detail. We will therefore discuss in this paper the entire approach from the fabrication of thin films and membranes up to the complete system, including fuel processing, thermal management and integration

Chauffage à distance au bois en Suisse : Quelles implications ? - Application à Porrentruy

Le chauffage à distance prend de plus en plus d'ampleur en Suisse actuellement. Ce rapport se propose de se concentrer sur les systèmes au bois. Le cas d'étude s'est porté sur l'installation de Porrentruy qui constitue le plus grand réseau de Suisse. Le projet a débuté en 1988 avec le choix du système de chauffage pour un nouveau centre sportif. L'idée du réseau local s'est rapidement développée car plusieurs installations de chauffage de grande importance dans des bâtiments avoisinants nécessitaient un remplacement à court terme. Suite à cela, la question de l'emplacement de la centrale de chauffe s'est posée. L'endroit le plus approprié se situait de l'autre côté de la ville. Par conséquent, la possibilité de raccorder des bâtiments établis à proximité du réseau de conduites s'est présentée. Aussi, le projet prit une certaine ampleur. Alors débuta un bras de fer entre les autorités politiques et les responsables du projet. Finalement, la société Thermoréseau-Porrentruy SA fut créée le 12 mai 1999. Les déchets ligneux sont brûlés dans deux chaudières à bois afin de fournir la chaleur nécessaire aux bâtiments raccordés. Elle est transportée par un réseau de conduites préisolées enfouies dans le sol. Chez l'abonné, un système d'échange permet d'assurer le chauffage du bâtiment et la fourniture en eau chaude sanitaire. Les déchets résultant de la combustion du bois sont récupérés et revalorisés comme engrais et adjuvant pour la fabrication de ciment. Les avantages de telles installations sont nombreux. En effet, ce système est tout à fait concurrentiel économiquement avec le chauffage traditionnel au mazout. De plus, il supprime beaucoup de désagréments à ses utilisateurs (plus de ramonage, d'achat de mazout,...). A l'échelle régionale, son impact n'est pas négligeable. Il permet de revaloriser l'énergie-bois très abondante dans cette région et jusqu'alors largement sous-exploitée. Cependant, malgré les avantages indéniables que présente cette technique, les impératifs économiques restent dominants et ont empêché le concept d'atteindre son summum écologique car des concessions ont dû être faites. Peut-être que de telles installations pourront vraiment se répandre à l'échelon national lorsque l'opinion publique aura compris qu'il est désormais possible d'associer écologie et économie