Electrical Identification of SF6 Breakdown by-products Using 2D Carbon Allotrope Nanodevices.
Nome: PEDRO ELIAS PRIORI SPALENZA
Data de publicação: 16/10/2025
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| DÉBORA CARVALHO DE MELO RODRIGUES | Examinador Externo |
| FILIPE CAMARGO DALMATTI ALVES LIMA | Examinador Externo |
| JOSÉ EDUARDO PADILHA DE SOUSA | Examinador Externo |
| VALBERTO PEDRUZZI NASCIMENTO | Examinador Interno |
| WANDERLA LUIS SCOPEL | Presidente |
Resumo: O hexafluoreto de enxofre (SF6), amplamente utilizado como isolante na indústria de energia, apresenta excelentes propriedades dielétricas. No entanto, ao longo do tempo, o SF6 se decompõe em diversos subprodutos, cuja detecção é essencial para avaliar o
estado de equipamentos de alta tensão e prevenir falhas operacionais. Recentemente, materiais bidimensionais (2D), especialmente os à base de carbono, têm se destacado como plataformas promissoras para sensores de gases, tornando-se fortes candidatos à próxima geração de dispositivos sensores. Devido às fracas interações do tipo van der Waals entre
materiais carbonosos e os subprodutos da decomposição do SF6, a funcionalização tem sido amplamente empregada para intensificar a interação entre a superfície e as moléculas. No entanto, essa estratégia impõe desafios experimentais e pode levar a problemas com a reusabilidade do dispositivo. Como alternativa, propomos sensores baseados em materiais 2D de carbono não-modificados (Net-graphene, Graphene+, T-graphene e Biphenylene) para monitoramento da degradação do SF6. Para isso, utilizamos a teoria do funcional da densidade combinada com métodos de função de Green fora do equilíbrio para investigar
as interações entre os dispositivos e os principais subprodutos do SF6 (H2S, SO2, SO2F2, e SOF2). As moléculas interagem por meio de fisissorção com os dispositivos, o que permite a modulação da condutância e, consequentemente, a detecção e identificação das espéciesalvo. Propomos um dispositivo de efeito de campo baseado em Net-graphene capaz de detectar SO2 e H2S com alta especificidade, sem seletividade cruzada e com tempo de recuperação rápido. Além disso, o sensor demonstra resistência à degradação provocada por O2 e H2O. Também propomos o uso do Graphene+ como sensor capaz de detectar de
forma distinta SO2 e SOF2 sob a mesma voltagem de porta. Em síntese, nossos resultados destacam o Net-graphene e o Graphene+ como nanomateriais altamente promissores para o monitoramento em tempo real dos subprodutos da decomposição do SF6 na indústria de energia.