Използваме бисквитки, за да подобрим вашия опит. Продължавайки да разглеждате този сайт, вие се съгласявате с използването на бисквитки. Допълнителна информация.
Носещите сензори за налягане могат да помогнат за наблюдение на здравето на човека и реализиране на взаимодействието между човека-компютър. Продължават усилията за създаване на сензори за налягане с универсален дизайн на устройството и висока чувствителност към механично напрежение.
Проучване: Трексово преобразувател на текстилно налягане, зависим от модели, на базата на електроспални поливинилиден флуоридни нановолокна с 50 дюзи. Кредит за изображение: Африканско студио/shutterstock.com
Статия, публикувана в списанието NPJ Гъвкава електроника отчети за производството на пиезоелектрични преобразуватели на налягане за тъкани, използвайки полиетилен терефталат (PET) основни прежди и поливинилиден флуорид (PVDF) прежди. Производителността на разработения сензор за налягане във връзка с измерването на налягането въз основа на модела на тъкане се демонстрира върху скала на плат от приблизително 2 метра.
Резултатите показват, че чувствителността на сензор за налягане, оптимизиран с помощта на дизайна на 2/2 Canard, е с 245% по -висока от тази на дизайна на 1/1 Canard. В допълнение, бяха използвани различни входове за оценка на работата на оптимизираните тъкани, включително флексия, стискане, набръчкване, усукване и различни човешки движения. В тази работа сензорът за налягане на базата на тъкан със сензорно пикселен масив показва стабилни перцептивни характеристики и висока чувствителност.
Ориз. 1. Подготовка на PVDF нишки и многофункционални тъкани. Диаграма на процеса на електроспиниране с 50 номера, използвана за производство на подравнени рогозки от PVDF нановолокна, където медните пръти се поставят паралелно на конвейер, а стъпките са да се приготвят три сплетени структури от четирислойни монофиламенти. B SEM изображение и разпределение на диаметъра на подравнени PVDF влакна. C SEM изображение на четирислойна прежда. D якост на опън и напрежение при счупване на четирислойна прежда като функция на усукване. E Рентгенова дифракционна модел на четирислойна прежда, показващ наличието на алфа и бета фази. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Бързото развитие на интелигентни роботи и носими електронни устройства породи много нови устройства, базирани на гъвкави сензори за налягане, и техните приложения в електрониката, индустрията и медицината бързо се развиват.
Пиезоелектричността е електрически заряд, генериран върху материал, който е подложен на механично напрежение. Пиезоелектричеството в асиметричните материали позволява линейна обратима връзка между механично напрежение и електрически заряд. Следователно, когато парче пиезоелектричен материал е физически деформирано, се създава електрически заряд и обратно.
Пиезоелектрическите устройства могат да използват безплатен механичен източник, за да осигурят алтернативен източник на енергия за електронни компоненти, които консумират малка енергия. Видът на материала и структурата на устройството са ключови параметри за производството на сензорни устройства въз основа на електромеханично свързване. В допълнение към неорганичните материали с високо напрежение, механично гъвкави органични материали са изследвани и в носими устройства.
Полимерите, обработени в нановолокна чрез методи за електроразпръскване, се използват широко като пиезоелектрични устройства за съхранение на енергия. Пиезоелектричните полимерни нановолокна улесняват създаването на дизайнерски структури на базата на тъкани за носими приложения, като осигуряват електромеханично генериране на базата на механична еластичност в различни среди.
За тази цел пиезоелектричните полимери се използват широко, включително PVDF и неговите производни, които имат силна пиезоелектричност. Тези PVDF влакна се изтеглят и се въртят в тъкани за пиезоелектрични приложения, включително сензори и генератори.
Фигура 2. Големи площи тъкани и техните физични свойства. Снимка на голям модел на ребро 2/2 до 195 cm x 50 cm. B SEM изображение на 2/2 модел на вътък, състоящ се от един PVDF вътък, преплетен с две бази на PET. С модул и напрежение при счупване в различни тъкани с 1/1, 2/2 и 3/3 ръбове на вътъка. D е ъгълът на окачване, измерен за тъканта. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
В настоящата работа генераторите на тъкани, базирани на PVDF нанофибърни нишки, са конструирани с помощта на последователен 50-струен електроспиниращ процес, при който използването на 50 дюзи улеснява производството на рогозки на нанофибър, използвайки въртящ се лентов лента. Различни структури на тъкане се създават с помощта на PET прежда, включително 1/1 (обикновена), 2/2 и 3/3 вътъчни ребра.
Предишна работа съобщава за използването на мед за подравняване на влакната под формата на подравнени медни проводници на барабани за събиране на влакна. Текущата работа обаче се състои от паралелни медни пръти, разположени на разстояние на 1,5 см на конвейер, за да помогнат за подравняване на спинерите въз основа на електростатични взаимодействия между входящите заредени влакна и заряди по повърхността на влакната, прикрепени към медното влакно.
За разлика от описаните по -рано капацитивни или пиезорезистивни сензори, сензорът за тъканно налягане, предложен в този документ, реагира на широк диапазон от входни сили от 0,02 до 694 нютона. В допълнение, предложеният сензор за налягане на тъканта запази 81,3% от първоначалния си вход след пет стандартни измивания, което показва издръжливостта на сензора за налягане.
В допълнение, стойностите на чувствителността, оценяващи резултатите от напрежението и тока за 1/1, 2/2 и 3/3 ребра плетене, показват чувствителност към високо напрежение от 83 и 36 mV/N до 2/2 и 3/3 налягане на ребрата. 3 сензорите за вътъци демонстрират съответно 245% и 50% по -висока чувствителност към тези сензори за налягане, в сравнение с 24 mV/N сензор за налягане на вътък 1/1.
Ориз. 3. Разширено прилагане на сензор за налягане в пълен плат. Пример за сензор за налягане на стелката, изработен от 2/2 оребрена тъкан, поставен под два кръгови електрода за откриване на предния крак (точно под пръстите на краката) и движението на петата. B Схематично представяне на всеки етап от отделните стъпки в процеса на ходене: кацане на петата, заземяване, контакт на пръстите на краката и повдигане на краката. C Изходни сигнали на напрежение в отговор на всяка част от стъпката на походката за анализ на походката и D -амплифицирани електрически сигнали, свързани с всяка фаза на походката. E Схема на сензор за пълна тъканно налягане с масив от до 12 правоъгълни пикселни клетки с проводими линии, шарени за откриване на отделни сигнали от всеки пиксел. f 3D карта на електрическия сигнал, генериран чрез натискане на пръст върху всеки пиксел. G Електрическият сигнал се открива само в притисналия с пръст пиксел и в други пиксели не се генерира страничен сигнал, потвърждаващ, че няма кръстосана връзка. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
В заключение, това проучване демонстрира силно чувствителен и носим сензор за налягане на тъканите, включващ пиезоелектрични нишки на PVDF нанофибър. Произведените сензори за налягане имат широк диапазон от входни сили от 0,02 до 694 нютона.
Петдесет дюзи бяха използвани на една прототипна електрическа въртяща се машина, а непрекъсната постелка от нановолокна се произвежда с помощта на партиден транспортьор на базата на медни пръти. При периодична компресия произведената тъкан от 2/2 вътъци показва чувствителност от 83 mV/N, което е с около 245% по -висока от тъканта на 1/1 вътък.
Предложените сензори за налягане на всички тъкани наблюдават електрически сигнали, като ги подлагат на физиологични движения, включително усукване, огъване, притискане, бягане и ходене. В допълнение, тези измервания на налягане на тъкани са сравними с конвенционалните тъкани по отношение на издръжливостта, задържайки приблизително 81,3% от първоначалния си добив дори след 5 стандартни измивания. В допълнение, произведеният сензор за тъкан е ефективен в здравната система чрез генериране на електрически сигнали въз основа на непрекъснати сегменти на ходене на човек.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). ПЕЙМЕЛЕЛЕНТИЧЕН СЕНЗОР НА ПЕЙМЕЛЕКТРИЧЕСКИ НА НАЛЯГАНЕ НА ЕЛЕКТРОПУН ПОЛИвинилиден флуоридни нановолокна с 50 дюзи, в зависимост от модела на тъкане. Гъвкава електроника NPJ. https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6.
Отказ от отговорност: Изразените тук мнения са тези на автора в неговия личен капацитет и не отразяват непременно възгледите на Azom.com Limited T/A Azonetwork, собственик и оператор на този уебсайт. Този отказ от отговорност е част от условията за използване на този уебсайт.
Bhavna Kaveti е писател на науката от Хайдерабад, Индия. Тя притежава MSC и MD от Института за технологии на Vellore, Индия. по органична и лекарствена химия от Университета в Гуанахуато, Мексико. Нейната изследователска работа е свързана с развитието и синтеза на биоактивни молекули, базирани на хетероцикли, и тя има опит в многоетапния и многокомпонентен синтез. По време на докторските си изследвания тя работи върху синтеза на различни свързани и слети пептидомиметични молекули на базата на хетероцикъл, които се очаква да имат потенциал за по-нататъшна функционализиране на биологичната активност. Докато пишеше дисертации и изследователски документи, тя изследва страстта си към научното писане и комуникацията.
Кухина, Бъфнер. (11 август 2022 г.). Пълно сензор за налягане на тъканта, предназначен за носещ мониторинг на здравето. Азонано. Получено на 21 октомври 2022 г. от https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Кухина, Бъфнер. „Сензор за налягане на всички тъкани, предназначен за носено мониторинг на здравето“. Азонано.21 октомври 2022 г.21 октомври 2022 г.
Кухина, Бъфнер. „Сензор за налягане на всички тъкани, предназначен за носено мониторинг на здравето“. Азонано. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (От 21 октомври 2022 г.).
Кухина, Бъфнер. 2022 г. Сензор за налягане на всички дрехи, предназначен за носещ мониторинг на здравето. Azonano, достъп до 21 октомври 2022 г., https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
В това интервю Азонано разговаря с професор Андре Нел за иновативно проучване, в което участва, в което описва разработването на наноносец „стъклен балон“, който може да помогне на лекарствата да влязат в раковите клетки на панкреаса.
В това интервю Азонано разговаря с краля Конг Лий от UC Berkeley за неговата технология, носител на Нобелова награда, Optical Tweezers.
В това интервю разговаряме със Skywater Technology за състоянието на полупроводниковата индустрия, как нанотехнологиите помагат за оформянето на индустрията и новото им партньорство.
Inoveno PE-550 е най-продаваната машина за електроспиниране/пръскане за непрекъснато производство на нанофибър.
Filmetrics R54 Разширено инструмент за картографиране на устойчивостта на листа за полупроводници и композитни вафли.