Na zlepšenie vašich skúseností používame súbory cookie. Pokračovaním v prehliadaní tejto stránky súhlasíte s našim používaním súborov cookie. Ďalšie informácie.
Nositeľné senzory tlaku môžu pomôcť monitorovať ľudské zdravie a realizovať interakciu človeka-počítač. Úsilie pokračuje na vytvorenie tlakových senzorov s univerzálnym návrhom zariadení a vysokou citlivosťou na mechanické napätie.
Štúdia: Textilný piezoelektrický tlakový prevodník závislý od väzby založený na elektrospulových polyvinylidénových fluoridových nanovlátkach s 50 dýzami. Kredit na obrázku: Africké štúdio/shutterstock.com
Článok uverejnený v časopise NPJ Flexibilná elektronika sa uvádza o výrobe piezoelektrických tlakových prevodníkov pre tkaniny s použitím priadze z polyetylénových tereftalátov (PET) a polyvinylidénové fluoridové priadze (PVDF). Výkon rozvinutého tlakového senzora vo vzťahu k merania tlaku na základe vzoru väzby je demonštrovaný na škále látky približne 2 metre.
Výsledky ukazujú, že citlivosť senzora tlaku optimalizovaného pomocou dizajnu 2/2 Canard je o 245% vyššia ako citlivosť na dizajn 1/1 Canard. Okrem toho sa použili rôzne vstupy na vyhodnotenie výkonu optimalizovaných textílií vrátane flexie, stláčania, vráskav, krútenia a rôznych ľudských pohybov. V tejto práci vykazuje tkanivový tlakový senzor s snímačovým pixelovým poľom stabilné percepčné charakteristiky a vysokú citlivosť.
Ryža. 1. Príprava vlákien PVDF a multifunkčných tkanín. Schéma procesu elektrospinningu s 50 noanzami, ktorý sa používa na výrobu zarovnaných rohoží nanovlákna PVDF, kde sa medené tyče umiestnia paralelne na dopravnom pásme, a kroky sú na prípravu troch opletených štruktúr zo štvorvrstvových monofilamentových vlákien. B SEM Obrázok a distribúcia priemeru zarovnaných vlákien PVDF. C SEM Obrázok štvorvrstvovej priadze. d v ťahu a namáhanie pri prerušení štvorvrstvovej priadze ako funkcia krútenia. E-žiarivý difrakčný vzorec štvorvrstvovej priadze ukazujúci prítomnosť fáz alfa a beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol. (2022)
Rýchly rozvoj inteligentných robotov a nositeľných elektronických zariadení viedlo k mnohým novým zariadeniam založeným na flexibilných senzoroch tlaku a ich aplikácie v elektronike, priemysle a medicíne sa rýchlo vyvíjajú.
Piezoelektrickosť je elektrický náboj generovaný na materiáli, ktorý je vystavený mechanickému napätiu. Piezoelektricia v asymetrických materiáloch umožňuje lineárny reverzibilný vzťah medzi mechanickým napätím a elektrickým nábojom. Preto, keď je kus piezoelektrického materiálu fyzicky zdeformovaný, vytvorí sa elektrický náboj a naopak.
Piezoelektrické zariadenia môžu použiť bezplatný mechanický zdroj na poskytnutie alternatívneho zdroja energie pre elektronické komponenty, ktoré konzumujú malý výkon. Typ materiálu a štruktúra zariadenia sú kľúčové parametre pre výrobu dotykových zariadení založených na elektromechanickej väzbe. Okrem vysoko napätia anorganických materiálov sa v nositeľných zariadeniach skúmali aj mechanicky flexibilné organické materiály.
Polyméry spracované do nanovláken pomocou metód elektroshinningu sa široko používajú ako piezoelektrické zariadenia na ukladanie energie. Piezoelektrické polymérne nanovlákna uľahčujú tvorbu konštrukčných štruktúr založených na tkaninách pre nositeľné aplikácie poskytovaním elektromechanickej tvorby založenej na mechanickej elasticite v rôznych prostrediach.
Na tento účel sa široko používajú piezoelektrické polyméry vrátane PVDF a jeho derivátov, ktoré majú silnú piezoelektrickú stránku. Tieto vlákna PVDF sú vtiahnuté a točené do textílií pre piezoelektrické aplikácie vrátane senzorov a generátorov.
Obrázok 2. Tkanivá veľkej plochy a ich fyzikálne vlastnosti. Fotografia veľkého vzoru rebier 2/2 útočníka do 195 cm x 50 cm. B SEM Obrázok 2/2 útlakového vzoru pozostávajúceho z jedného útlaka PVDF, ktorý sa prekladá s dvoma základňami domácich miláčikov. M modul a kmeň pri zlomení v rôznych tkaninách s hranami 1/1, 2/2 a 3/3 útok. D je závesný uhol meraný pre tkaninu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol. (2022)
V tejto práci sa generátory textílií založené na vláknach nanovlákna PVDF konštruujú pomocou postupného procesu elektrospinningu 50-JET, kde použitie 50 dýz uľahčuje výrobu rohoží nanovlákna pomocou rotujúceho pásového dopravného pásu. Rôzne štruktúry väzby sa vytvárajú pomocou priadze pre domáce zvieratá, vrátane 1/1 (obyčajného), 2/2 a 3/3 útkových rebier.
Predchádzajúca práca uviedla, že použitie medi na zarovnanie vlákien vo forme zarovnaných medených vodičov na bubnoch zberu vlákien. Súčasná práca však pozostáva z paralelných medených tyčí od seba vzdialených 1,5 cm na dopravnom pásme, ktoré pomáhajú zarovnať spinnerety založené na elektrostatických interakciách medzi prichádzajúcimi nabitými vláknami a nábojmi na povrchu vlákien pripevnených k medenému vláknu.
Na rozdiel od predtým opísaných kapacitných alebo piezorezistívnych senzorov, senzor tkaniva navrhnutý v tomto článku reaguje na širokú škálu vstupných síl od 0,02 do 694 Newtonov. Navrhovaný senzor tlakového tlaku navrhoval okrem toho 81,3% svojho pôvodného vstupu po piatich štandardných premytiach, čo naznačuje trvanlivosť senzora tlaku.
Okrem toho hodnoty citlivosti hodnotiace výsledky napätia a prúdu pre 1/1, 2/2 a 3/3 rebrové pletenie vykazovali vysokú citlivosť na napätie 83 a 36 mV/N až 2/2 a 3/3 rebrového tlaku. 3 senzory útočníkov demonštrovali o 245% a 50% vyššiu citlivosť pre tieto tlakové senzory v porovnaní s senzorom tlaku 24 mV/N 1/1.
Ryža. 3. Rozšírená aplikácia senzora tlaku s plným oblákom. Príkladom snímača tlaku v stlaku vyrobenom z rebrovanej látky s 2/2 útlakom vložený pod dvoma kruhovými elektródami na detekciu prednej časti prednej časti prstov) a pohybu päty. B Schematické znázornenie každej fázy jednotlivých krokov v procese chôdze: Plodné pristátie, uzemnenie, kontakt na nohách a výťah na nohy. Výstupné signály C napätia v reakcii na každú časť kroku chôdze pre analýzu chôdze a D zosilnené elektrické signály spojené s každou fázou chôdze. E schéma snímača tlaku s plným tkanivovým tlakom s radom až 12 obdĺžnikových pixlových buniek s vodivými čiarami vzorovanými na detekciu jednotlivých signálov z každého pixelu. f 3D mapa elektrického signálu generovaného stlačením prsta na každý pixel. g Elektrický signál sa deteguje iba v pixeloch potlakom prstom a v iných pixeloch sa nevygeneruje žiadny bočný signál, čo potvrdzuje, že neexistuje žiadne presluch. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol. (2022)
Záverom je, že táto štúdia demonštruje vysoko citlivý a nositeľný senzor tkaniva, ktorý obsahuje pVDF nanofibričné ​​piezoelektrické filamenty. Vyrobené tlakové senzory majú široký rozsah vstupných síl od 0,02 do 694 Newtonov.
Na jednom prototypovom elektrickom točivom stroji bolo použitých päťdesiat dýz a kontinuálna rohož nanovlákien bola vyrobená pomocou dávkového dopravníka založeného na medených tyčí. Pri intermitentovej kompresii vyrábala výroba 2/2 útlakovej hem látky vykazovala citlivosť 83 mV/n, čo je asi o 245% vyššia ako 1/1 hem tkaniny s hem.
Navrhované senzory tkaných tkaných tkaných monitorujú elektrické signály tak, že ich podrobujú fyziologickým pohybom vrátane krútenia, ohýbania, stláčania, behu a chôdze. Okrem toho sú tieto tlakové meradlá porovnateľné s konvenčnými tkaninami, pokiaľ ide o trvanlivosť, pričom si zachovávajú približne 81,3% pôvodného výťažku aj po 5 štandardných premytiach. Okrem toho je vyrobený senzor tkanív účinný v systéme zdravotnej starostlivosti generovaním elektrických signálov založených na nepretržitých segmentoch chôdze osoby.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, a kol. (2022). Senzor piezoelektrického tlaku založený na nanovláknoch elektrospelu polyvinylidénudluoridu s 50 dýzami, v závislosti od vzoru väzby. Flexibilná elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6.
Zrieknutie sa zodpovednosti: Názory vyjadrené tu sú názory autora v jeho osobnej kapacite a nemusia nevyhnutne odrážať názory spoločnosti Azom.com Limited T/A Azonetwork, vlastníka a prevádzkovateľa tejto webovej stránky. Toto zrieknutie sa zodpovednosti je súčasťou podmienok používania tejto webovej stránky.
Bhavna Kaveti je spisovateľka vedy z Hyderabadu v Indii. Je držiteľom MSC a MD na Vellore Institute of Technology v Indii. v ekologickej a liečivej chémii z University of Guanajuato v Mexiku. Jej výskumná práca súvisí s vývojom a syntézou bioaktívnych molekúl založených na heterocykloch a má skúsenosti s viacstupňou a viaczložkovou syntézou. Počas doktorandského výskumu pracovala na syntéze rôznych viazaných a fúzovaných peptidomimetických molekúl založených na heterocykle, od ktorých sa očakáva, že budú mať potenciál ďalej funkcionalizovať biologickú aktivitu. Pri písaní dizertačných prác a výskumných prác preskúmala svoju vášeň pre vedecké písanie a komunikáciu.
Dutina, Buffner. (11. augusta 2022). Senzor tlakového tlaku s úplným tlakom navrhnutý na monitorovanie zdravia. Azonano. Získané 21. októbra 2022 z https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Dutina, Buffner. „Senzor tkaniva s celkovým tkanivom určeným pre nositeľné monitorovanie zdravia“. Azonano.21. októbra 2022.21. októbra 2022.
Dutina, Buffner. „Senzor tkaniva s celkovým tkanivom určeným pre nositeľné monitorovanie zdravia“. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Od 21. októbra 2022).
Dutina, Buffner. 2022. Senzor tlaku všetkých oblastí navrhnutý na monitorovanie zdravia. Azonano, prístup k 21. októbru 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
V tomto rozhovore Azonano hovorí s profesorom André Nel o inovatívnej štúdii, na ktorej je zapojený, ktorá popisuje vývoj nanokaréru „sklenenej bubliny“, ktorá môže pomôcť liekom vstúpiť do buniek rakoviny pankreasu.
V tomto rozhovore Azonano hovorí s King Kong Lee z UC Berkeleyho o svojej technológii Nobelovej ceny, optických pinzérov.
V tomto rozhovore hovoríme s technológiou Skywater o stave polovodičového priemyslu, o tom, ako nanotechnológia pomáha formovať priemysel a ich nové partnerstvo.
INOVINO PE-550 je najpredávanejší elektrospinningový/postrekovací stroj na nepretržitú výrobu nanovlákna.
Filmetrics R54 Advanced Listovo mapovací nástroj pre polovodičové a kompozitné doštičky.