Ние използваме бисквитки, за да подобрим вашето изживяване.Продължавайки да разглеждате този сайт, вие се съгласявате с използването на бисквитки.Допълнителна информация.
Носимите сензори за налягане могат да помогнат за наблюдение на човешкото здраве и да реализират взаимодействието човек-компютър.Продължават усилията за създаване на сензори за налягане с универсален дизайн на устройството и висока чувствителност към механични натоварвания.
Проучване: Текстилен пиезоелектричен преобразувател на налягане, зависим от тъканта, базиран на електропредени поливинилиден флуоридни нановлакна с 50 дюзи.Кредит за изображение: Африканско студио/Shutterstock.com
Статия, публикувана в списанието npj Flexible Electronics, докладва за производството на пиезоелектрични преобразуватели на налягане за тъкани, използващи нишки от основа от полиетилен терефталат (PET) и прежди от вътък от поливинилиден флуорид (PVDF).Ефективността на разработения сензор за налягане по отношение на измерването на налягането въз основа на модела на тъкане се демонстрира върху платнена скала от приблизително 2 метра.
Резултатите показват, че чувствителността на сензор за налягане, оптимизиран с помощта на дизайна 2/2 canard, е 245% по-висока от тази на дизайна 1/1 canard.Освен това бяха използвани различни данни за оценка на ефективността на оптимизираните тъкани, включително огъване, притискане, набръчкване, усукване и различни човешки движения.В тази работа базиран на тъкан сензор за налягане с масив от сензорни пиксели показва стабилни перцептивни характеристики и висока чувствителност.
Ориз.1. Подготовка на PVDF нишки и многофункционални тъкани.Диаграма на процес на електропредене с 50 дюзи, използван за производство на подравнени рогозки от PVDF нановлакна, където медни пръти се поставят успоредно върху конвейерна лента и стъпките са да се подготвят три плетени структури от четирислойни монофилни нишки.b SEM изображение и разпределение на диаметъра на подредени PVDF влакна.c SEM изображение на четирислойна прежда.d Якост на опън и деформация при скъсване на четирислойна прежда като функция на усукване.e Рентгенова дифракционна картина на четирислойна прежда, показваща 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 интелигентните роботи и носимите електронни устройства доведе до много нови устройства, базирани на гъвкави сензори за налягане, и техните приложения в електрониката, промишлеността и медицината се развиват бързо.
Пиезоелектричеството 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 се деформира физически, се създава електрически заряд и обратно.
Пиезоелектричните устройства могат да използват безплатен механичен източник, за да осигурят алтернативен източник на енергия за електронни компоненти, които консумират малко енергия.Видът на материала и структурата на устройството са ключови параметри за производството на сензорни устройства, базирани на електромеханично свързване.В допълнение към неорганичните материали с високо напрежение, механично гъвкавите органични материали също са изследвани в устройствата за носене.
Полимерите, преработени в нановлакна чрез методи на електропредене, се използват широко като пиезоелектрични устройства за съхранение на енергия.Пиезоелектричните полимерни нановлакна улесняват създаването на базирани на тъкани дизайнерски структури за носими приложения, като осигуряват електромеханично генериране на базата на механична еластичност в различни среди.
За тази цел широко се използват пиезоелектрични полимери, включително PVDF и неговите производни, които имат силно пиезоелектричество.Тези PVDF влакна се изтеглят и предат в тъкани за пиезоелектрични приложения, включително сензори и генератори.
Фигура 2. Тъкани с голяма площ и техните физически свойства.Снимка на голям модел 2/2 вътъчно ребро до 195 cm x 50 cm.b SEM изображение на 2/2 вътъчен модел, състоящ се от един PVDF вътък, преплетен с две PET основи.c Модул и деформация при скъсване в различни тъкани с ръбове на вътък 1/1, 2/2 и 3/3.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 процес на електрозавъртане, където използването на 50 дюзи улеснява производството на нанофибърни рогозки с помощта на въртяща се лентова транспортна лента.Различни структури на тъкане се създават с помощта на PET прежда, включително 1/1 (обикновени), 2/2 и 3/3 вътъчни ребра.
Предишна работа съобщава за използването на мед за подравняване на влакна под формата на подравнени медни проводници върху барабани за събиране на влакна.Текущата работа обаче се състои от успоредни медни пръти, разположени на разстояние 1,5 см една от друга върху конвейерна лента, за да помогнат за подравняването на въртящите се въз основа на електростатични взаимодействия между входящите заредени влакна и зарядите на повърхността на влакната, прикрепени към медното влакно.
За разлика от описаните по-рано капацитивни или пиезорезистивни сензори, сензорът за тъканно налягане, предложен в тази статия, 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 пранета, което показва издръжливостта на сензора за налягане.
В допълнение, стойностите на чувствителност, оценяващи резултатите от напрежението и тока за плетене на 1/1, 2/2 и 3/3 ребра, показват висока чувствителност на напрежение от 83 и 36 mV/N към натиск на 2/2 и 3/3 ребра.3 сензора за вътък показаха съответно 245% и 50% по-висока чувствителност за тези сензори за налягане в сравнение със сензора за налягане 24 mV/N за вътък 1/1.
Ориз.3. Разширено приложение на сензор за натиск с цял плат.Пример за сензор за налягане на стелка, направен от 2/2 вътъчна оребрена тъкан, поставен под два кръгли електрода за откриване на движение на предната част на стъпалото (точно под пръстите) и петата.b Схематично представяне на всеки етап от отделните стъпки в процеса на ходене: кацане на петата, заземяване, контакт с пръсти и повдигане на крака.c Изходни сигнали за напрежение в отговор на всяка част от стъпката на походката за анализ на походката и d Усилени електрически сигнали, свързани с всяка фаза на походката.e Схема на пълен сензор за тъканно налягане с масив от до 12 правоъгълни пикселни клетки с проводими линии, оформени за откриване на отделни сигнали от всеки пиксел.f 3D карта на електрическия сигнал, генериран чрез натискане на пръст върху всеки пиксел.g Електрически сигнал се открива само в натиснатия с пръст пиксел и не се генерира страничен сигнал в други пиксели, което потвърждава, че няма кръстосани смущения.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
В заключение, това проучване демонстрира високочувствителен и носещ се сензор за налягане на тъканите, включващ PVDF нанофибърни пиезоелектрични нишки.Произведените сензори за налягане имат широк диапазон от входни сили от 0,02 до 694 нютона.
Петдесет дюзи бяха използвани на един прототип на електрическа предачна машина и беше произведена непрекъсната подложка от нановлакна с помощта на партиден конвейер, базиран на медни пръти.При периодична компресия, произведеният плат с подгъв на вътък 2/2 показа чувствителност от 83 mV/N, което е с около 245% по-висока от тъканта с подгъв на вътък 1/1.
Предложените изцяло тъкани сензори за налягане наблюдават електрическите сигнали, като ги подлагат на физиологични движения, включително усукване, огъване, стискане, бягане и ходене.В допълнение, тези манометри за тъкани са сравними с конвенционалните тъкани по отношение на издръжливост, като запазват приблизително 81,3% от първоначалния си капацитет дори след 5 стандартни пранета.В допълнение, произведеният тъканен сензор е ефективен в системата на здравеопазването чрез генериране на електрически сигнали въз основа на непрекъснати сегменти от ходенето на човек.
Ким, Д. Б., Хан, Дж., Сунг, С. М., Ким, М. С., Чой, Б. К., Парк, С. Дж., Хонг, Х. Р. и др.(2022).Тъканен пиезоелектричен сензор за налягане, базиран на електровлакна от поливинилиден флуорид с 50 дюзи, в зависимост от модела на тъкане.Гъвкава електроника npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Отказ от отговорност: Мненията, изразени тук, са тези на автора в негово лично качество и не отразяват непременно вижданията 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.
Бхавна Кавети е научен писател от Хайдерабад, Индия.Тя има магистърска и докторска степен от Технологичния институт Vellore, Индия.по органична и медицинска химия от университета в Гуанахуато, Мексико.Нейната изследователска работа е свързана с разработването и синтеза на биоактивни молекули на базата на хетероцикли и има опит в многоетапен и многокомпонентен синтез.По време на докторантурата си тя работи върху синтеза на различни базирани на хетероцикли свързани и слети пептидомиметични молекули, за които се очаква да имат потенциала да функционализират допълнително биологичната активност.Докато пише дисертации и научни статии, тя изследва страстта си към научно писане и комуникация.
Кухина, Buffner.(11 август 2022 г.).Пълен сензор за натиск върху тъканта, предназначен за наблюдение на здравето на носими устройства.Азонано.Извлечено на 21 октомври 2022 г. от https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Кухина, Buffner.„Сензор за налягане на цялата тъкан, предназначен за носим мониторинг на здравето“.Азонано.21 октомври 2022 г.21 октомври 2022 г.
Кухина, Buffner.„Сензор за налягане на цялата тъкан, предназначен за носим мониторинг на здравето“.Азонано.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Към 21 октомври 2022 г.).
Кухина, Buffner.2022. Изцяло платнен сензор за натиск, предназначен за носим мониторинг на здравето.AZoNano, достъпен на 21 октомври 2022 г., https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
В това интервю AZoNano разговаря с професор Андре Нел за иновативно проучване, в което участва, което описва разработването на наноносител на „стъклен балон“, който може да помогне на лекарствата да навлязат в раковите клетки на панкреаса.
В това интервю AZoNano разговаря с King Kong Lee от Калифорнийския университет в Бъркли за неговата технология, спечелила Нобелова награда, оптични пинсети.
В това интервю разговаряме със SkyWater Technology за състоянието на полупроводниковата индустрия, как нанотехнологиите помагат за оформянето на индустрията и тяхното ново партньорство.
Inoveno PE-550 е най-продаваната електропредаваща/пръскаща машина за непрекъснато производство на нановлакна.
Filmetrics R54 Усъвършенстван инструмент за картографиране на съпротивлението на листа за полупроводникови и композитни пластини.