Neste trabalho é proposto um sensor capacitivo do tipo eletrodos interdigitados para avaliação da qualidade de combustíveis automotivos. Os eletrodos interdigitados apresentam algumas características adequadas ao sensor em questão. Entre elas o fato de elevar significativamente a capacitância por apresentar grande quantidade de capacitores em paralelo e de ser uma estrutura possível de se fabricar por processos convencionais de microfabricação. Além disso, esses eletrodos permitem que o combustível preencha seus espaçamentos funcionando como seu dielétrico. Foram feitas modelagens e simulações do sensor para verificação da influência de diversos parâmetros de projeto. Protótipos foram fabricados em substratos de alumina com eletrodos de níquel eletrodepositado. Os eletrodos têm larguras entre 50m e 100m, com espaçamento entre eletrodos tendo valores dessa mesma ordem. O comprimento dos eletrodos é de 800m. A altura dos eletrodos varia entre 20m e 40m. O sensor como um todo tem área em torno de 4cm². Foram realizadas medições com misturas álcool e água, gasolina e álcool, gasolina e querosene entre outras. As caracterizações mostraram bons resultados comprovando a validade do princípio proposto. O sensor se mostrou capaz de detectar os tipos de adulteração mais comuns no Brasil, adição de água ao álcool combustível e adição solventes orgânicos ou de álcool além do permitido à gasolina. / This work proposes a capacitive sensor with interdigitated electrodes in order to evaluate the quality of automotive fuel. Interdigitated electrodes have some interesting features for this type of sensor. Among them, they increase the capacitance by having several capacitors in parallel, and by having a structure feasible to be manufactured by conventional microfabrication processes. In addition, automotive fuel, serving as the dielectric material, fills the gaps of the electrodes. Modeling and computational simulations of the sensor were carried out in order to realize the influence of several design parameters. Samples were manufactured using alumina substrates with electroplated nickel electrodes. The width of the electrodes was chosen to be between 50m and 100m, with gaps of similar size. The paired length of the electrodes was 800m. The height of the electrodes varied between 20m and 40m. The whole sensor was around 4cm² in area. Several measurements were carried out using mixtures of alcohol and water, gasoline and alcohol, gasoline and kerosene, and others. Characterizations showed good results, validating the method. The sensor was capable of detecting the main types of fuel adulteration used in Brazil: addition of water to alcohol, and addition of organic solvents or alcohol to gasoline beyond the acceptable limit.

A adulteração de combustíveis é uma grande preocupação no Brasil. A agência reguladora nacional (ANP) detecta anualmente de 1 a 3% de adulterações nas amostras coletadas, o que é um índice alto considerando o tamanho do mercado brasileiro. As alternativas de adulteração são vastas e muito dinâmicas, por isso os arranjos de sensores baseados no conceito de seletividade global parecem os mais adequados para detectar falsificação de combustíveis. O conceito de seletividade global leva em conta a sensibilidade cruzada de sensores químicos não específicos e o uso de métodos de análise multivariada de dados para encontrar padrões para amostras de diferentes composições químicas. Os sensores químicos podem ser obtidos de uma variedade de materiais sensoativos, cujas respostas elétricas variam de acordo com as propriedades físico-químicas do meio em que se encontra. Os polímeros condutores são excelentes materiais sensoativos, pois sua condutividade elétrica é grandemente influenciada pelas condições ambientais e podem ser processados na forma de filmes finos através várias técnicas. No presente trabalho, filmes de poli(3-metiltiofeno) (PMTh) e poli(3-hexiltiofeno) são depositados por cronopotenciometria e cronoamperometria sobre microeletrodos interdigitados e são caracterizados por espectroscopia de impedância. Os dados são analisados por redes neurais artificiais do tipo multilayer perceptron e bons resultados são obtidos na detecção de adulteração de gasolina. O mesmo estudo também pode ser aplicado na detecção de adulteração de álcool etílico combustível com um desempenho um pouco pior. / Fuel adulteration is a major concern in Brazil. The local governmental agency detects from 1 to 3% of problematic samples yearly, which is a lot considering Brazils market size. The myriad of adulteration possibilities is vast and it is very dynamic, thus array of sensors based on global selectivity concept seems to be more suitable methodology to detect problems in fuel. The global selectivity concept encompasses the cross-sensitivity of non-specific chemical sensors and the use of multivariated data analysis methods as a way to provide fingerprints for samples of different chemical composition. The chemical sensors can employ different types of sensoactive materials, whose electrical responses are dependent on the physicochemical characteristics of the media they get in contact with. Conducting polymers (CP) are per excellence suitable sensoactive materials, since their electrical conductivity is highly influenced by the environmental conditions and they can be easily processed in the thin film form by different techniques. In the present work films of poly(3-methylthiophene) (PMTh) and poly(3-hexylthiophene) (PHTh) are deposited by chronopotenciometry and chronoamperometry onto interdigitated microelectrodes and characterized through Impedance Spectroscopy. This data was analyzed with Multilayer perceptron neural networks and a very good performance is found in gasoline adulteration detection. A less great performance was also achieved in the investigation vehicular ethanol adulteration.

Neste trabalho é proposto um sensor capacitivo do tipo eletrodos interdigitados para avaliação da qualidade de combustíveis automotivos. Os eletrodos interdigitados apresentam algumas características adequadas ao sensor em questão. Entre elas o fato de elevar significativamente a capacitância por apresentar grande quantidade de capacitores em paralelo e de ser uma estrutura possível de se fabricar por processos convencionais de microfabricação. Além disso, esses eletrodos permitem que o combustível preencha seus espaçamentos funcionando como seu dielétrico. Foram feitas modelagens e simulações do sensor para verificação da influência de diversos parâmetros de projeto. Protótipos foram fabricados em substratos de alumina com eletrodos de níquel eletrodepositado. Os eletrodos têm larguras entre 50m e 100m, com espaçamento entre eletrodos tendo valores dessa mesma ordem. O comprimento dos eletrodos é de 800m. A altura dos eletrodos varia entre 20m e 40m. O sensor como um todo tem área em torno de 4cm². Foram realizadas medições com misturas álcool e água, gasolina e álcool, gasolina e querosene entre outras. As caracterizações mostraram bons resultados comprovando a validade do princípio proposto. O sensor se mostrou capaz de detectar os tipos de adulteração mais comuns no Brasil, adição de água ao álcool combustível e adição solventes orgânicos ou de álcool além do permitido à gasolina. / This work proposes a capacitive sensor with interdigitated electrodes in order to evaluate the quality of automotive fuel. Interdigitated electrodes have some interesting features for this type of sensor. Among them, they increase the capacitance by having several capacitors in parallel, and by having a structure feasible to be manufactured by conventional microfabrication processes. In addition, automotive fuel, serving as the dielectric material, fills the gaps of the electrodes. Modeling and computational simulations of the sensor were carried out in order to realize the influence of several design parameters. Samples were manufactured using alumina substrates with electroplated nickel electrodes. The width of the electrodes was chosen to be between 50m and 100m, with gaps of similar size. The paired length of the electrodes was 800m. The height of the electrodes varied between 20m and 40m. The whole sensor was around 4cm² in area. Several measurements were carried out using mixtures of alcohol and water, gasoline and alcohol, gasoline and kerosene, and others. Characterizations showed good results, validating the method. The sensor was capable of detecting the main types of fuel adulteration used in Brazil: addition of water to alcohol, and addition of organic solvents or alcohol to gasoline beyond the acceptable limit.

A adulteração de combustíveis é uma grande preocupação no Brasil. A agência reguladora nacional (ANP) detecta anualmente de 1 a 3% de adulterações nas amostras coletadas, o que é um índice alto considerando o tamanho do mercado brasileiro. As alternativas de adulteração são vastas e muito dinâmicas, por isso os arranjos de sensores baseados no conceito de seletividade global parecem os mais adequados para detectar falsificação de combustíveis. O conceito de seletividade global leva em conta a sensibilidade cruzada de sensores químicos não específicos e o uso de métodos de análise multivariada de dados para encontrar padrões para amostras de diferentes composições químicas. Os sensores químicos podem ser obtidos de uma variedade de materiais sensoativos, cujas respostas elétricas variam de acordo com as propriedades físico-químicas do meio em que se encontra. Os polímeros condutores são excelentes materiais sensoativos, pois sua condutividade elétrica é grandemente influenciada pelas condições ambientais e podem ser processados na forma de filmes finos através várias técnicas. No presente trabalho, filmes de poli(3-metiltiofeno) (PMTh) e poli(3-hexiltiofeno) são depositados por cronopotenciometria e cronoamperometria sobre microeletrodos interdigitados e são caracterizados por espectroscopia de impedância. Os dados são analisados por redes neurais artificiais do tipo multilayer perceptron e bons resultados são obtidos na detecção de adulteração de gasolina. O mesmo estudo também pode ser aplicado na detecção de adulteração de álcool etílico combustível com um desempenho um pouco pior. / Fuel adulteration is a major concern in Brazil. The local governmental agency detects from 1 to 3% of problematic samples yearly, which is a lot considering Brazils market size. The myriad of adulteration possibilities is vast and it is very dynamic, thus array of sensors based on global selectivity concept seems to be more suitable methodology to detect problems in fuel. The global selectivity concept encompasses the cross-sensitivity of non-specific chemical sensors and the use of multivariated data analysis methods as a way to provide fingerprints for samples of different chemical composition. The chemical sensors can employ different types of sensoactive materials, whose electrical responses are dependent on the physicochemical characteristics of the media they get in contact with. Conducting polymers (CP) are per excellence suitable sensoactive materials, since their electrical conductivity is highly influenced by the environmental conditions and they can be easily processed in the thin film form by different techniques. In the present work films of poly(3-methylthiophene) (PMTh) and poly(3-hexylthiophene) (PHTh) are deposited by chronopotenciometry and chronoamperometry onto interdigitated microelectrodes and characterized through Impedance Spectroscopy. This data was analyzed with Multilayer perceptron neural networks and a very good performance is found in gasoline adulteration detection. A less great performance was also achieved in the investigation vehicular ethanol adulteration.