Používáme cookies ke zlepšení vašich zkušeností. Pokračováním v procházení tohoto webu souhlasíte s naším používáním cookies. Další informace.
Nositelné tlakové senzory mohou pomoci sledovat lidské zdraví a realizovat interakci s lidským počítačem. Probíhá úsilí o vytváření tlakových senzorů s univerzálním designem zařízení a vysokou citlivostí na mechanické stres.
STUDIE: Tkatoř závislý na převodníku textilního piezoelektrického tlaku na základě nanovláken elektrospunového polyvinylidenu fluoridu s 50 tryskami. Obrázek kredit: African Studio/Shutterstock.com
Článek publikovaný v časopise NPJ Flexibilní elektroniku hlásí o výrobě převodníků piezoelektrického tlaku pro tkaniny pomocí příze polyethylen tereftalátu (PET) warpové příze a polyvinyliden fluorid (PVDF). Výkon vyvinutého tlakového senzoru ve vztahu k měření tlaku založeného na vzoru vazby je prokázán na látkovém měřítku přibližně 2 metrů.
Výsledky ukazují, že citlivost tlakového senzoru optimalizovaného pomocí konstrukce 2/2 kanardů je o 245% vyšší než citlivost konstrukce 1/1 Canard. Kromě toho byly použity různé vstupy k vyhodnocení výkonu optimalizovaných tkanin, včetně flexe, stisknutí, vrásek, kroucení a různých lidských pohybů. V této práci vykazuje tlakový senzor na bázi tkáně se senzorovým pixelovým polem stabilní percepční charakteristiky a vysokou citlivost.
Rýže. 1. Příprava vláken PVDF a multifunkčních tkanin. Schéma procesu elektrostačního zvlákňování 50 nólek používaných k výrobě zarovnaných rohoží nanovláken PVDF, kde jsou měděné tyče umístěny paralelně na dopravním pásu a kroky mají přípravu tří pletených struktur ze čtyřvrstvých monofilových vláken. Rozložení obrazu a průměru B SEM a zarovnaných vláken PVDF. C SEM Obrázek čtyřvrstvé příze. D pevnost v tahu a napětí při přerušení čtyřvrstvé příze jako funkce zvratu. E rentgenový difrakční vzorec čtyřvrstvé příze ukazující přítomnost alfa a beta fází. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Rychlý rozvoj inteligentních robotů a nositelných elektronických zařízení vedl k mnoha novým zařízením založeným na flexibilních tlakových senzorch a jejich aplikace v elektronice, průmyslu a medicíně se rychle vyvíjejí.
Piezoelektrika je elektrický náboj generovaný na materiálu, který je vystaven mechanickému napětí. Piezoelektrika v asymetrických materiálech umožňuje lineární reverzibilní vztah mezi mechanickým napětím a elektrickým nábojem. Proto, když je kus piezoelektrického materiálu fyzicky deformován, vytvoří se elektrický náboj a naopak.
Piezoelektrická zařízení mohou používat volný mechanický zdroj k poskytnutí alternativního zdroje energie pro elektronické komponenty, které konzumují malý výkon. Typ materiálu a struktury zařízení jsou klíčové parametry pro výrobu dotykových zařízení založených na elektromechanické vazbě. Kromě vysoce napěťových anorganických materiálů byly v nositelných zařízeních prozkoumány také mechanicky flexibilní organické materiály.
Polymery zpracované na nanovlákny metodami elektrostatických zvlákňování se široce používají jako zařízení pro skladování piezoelektrické energie. Piezoelektrická polymerní nanovlákna usnadňují vytváření konstrukčních struktur založených na tkanině pro nositelné aplikace poskytováním elektromechanické tvorby založené na mechanické elasticitě v různých prostředích.
Za tímto účelem se široce používají piezoelektrické polymery, včetně PVDF a jeho derivátů, které mají silnou piezoelektriku. Tato vlákna PVDF jsou nakreslena a spřízněna do tkanin pro piezoelektrické aplikace včetně senzorů a generátorů.
Obrázek 2. tkáně velké plochy a jejich fyzikální vlastnosti. Fotografie velkého 2/2 útkového žebra až do 195 cm x 50 cm. B SEM Obrázek 2/2 útkového vzoru sestávajícího z jednoho PVDF útku prokládaného se dvěma základnami pro domácí zvířata. C modul a napětí při zlomení různých tkanin s hranami útku 1/1, 2/2 a 3/3. D je úhel závěsů měřený pro tkaninu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
V této práci jsou generátory textilie založené na nanovláken PVDF konstruovány pomocí sekvenčního procesu 50-Jet, kde použití 50 trysek usnadňuje produkci rohoží nanovláken pomocí rotujícího pásu pásu. Různé struktury vazby se vytvářejí pomocí příze PET, včetně 1/1 (prosté), 2/2 a 3/3 útkových žeber.
Předchozí práce oznámila použití mědi pro zarovnání vláken ve formě zarovnaných měděných vodičů na bubnech sběru vláken. Současná práce se však skládá z paralelních měděných tyčí rozmístěných 1,5 cm od sebe na dopravním pásu, aby pomohla zarovnat spinnerety na základě elektrostatických interakcí mezi příchozími nabitými vlákny a náboje na povrchu vláken připojených k měděnému vláknu.
Na rozdíl od dříve popsaných kapacitních nebo piezorestistických senzorů reaguje senzor tkáňového tlaku navrženého v tomto článku na širokou škálu vstupních sil od 0,02 do 694 newtonů. Navrhovaný senzor tlaku tkaniny navíc zachoval 81,3% původního vstupu po pěti standardních promytích, což naznačuje trvanlivost tlakového senzoru.
Kromě toho hodnoty citlivosti hodnotící napětí a proudové výsledky pro 1/1, 2/2 a 3/3 žebří pletení ukázaly vysokou citlivost napětí 83 a 36 mV/n až 2/2 a 3/3 žebra. 3 senzory útlu prokázaly 245% a 50% vyšší citlivost na tyto tlakové senzory, respektive ve srovnání se 24 mv/n tlakovým senzorem 1/1.
Rýže. 3. Rozšířená aplikace snímače tlaku v plném pokrmu. Příklad snímače stéle tlaku vyrobeného z 2/2 útkového žebrovaného tkaniny vložené pod dvě kruhové elektrody k detekci předních nohou (těsně pod prsty) a pohybem paty. B Schematické znázornění každé fáze jednotlivých kroků v procesu chůze: přistání na patě, uzemnění, kontakt špičky a výtah nohou. C napěťové výstupní signály v reakci na každou část kroku chůze pro analýzu chůze a d amplifikovaly elektrické signály spojené s každou fází chůze. Schéma senzoru plného tkáňového tlaku s řadou až 12 pravoúhlých pixelových buněk s vodivými liniemi vzorovanými pro detekci jednotlivých signálů z každého pixelu. F 3D mapa elektrického signálu generovaného stisknutím prstu na každý pixel. G Elektrický signál je detekován pouze v pixelu s lisovaným prstem a v jiných pixelech není generován žádný boční signál, což potvrzuje, že nedochází k přeslechu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Závěrem lze říci, že tato studie demonstruje vysoce citlivý a nositelný senzor tlaku na tkáň zahrnující PVDF nanovláknové piezoelektrické vlákna. Vyráběné tlakové senzory mají širokou škálu vstupních sil od 0,02 do 694 Newtonů.
Na jednom prototypovém elektrickém stroji bylo použito padesát trysek a byla vyrobena kontinuální rohož nanovláken pomocí dávkového dopravníku založeného na měděných tyčích. Při přerušované kompresi vyráběla výroba tkaniny 2/2 útkového lemu citlivost 83 mV/n, což je asi o 245% vyšší než tkanina úteového lemu 1/1.
Navrhované celonádranné tlakové senzory monitorují elektrické signály tím, že je podrobí fyziologickým pohybům, včetně kroucení, ohýbání, stisknutí, běhu a chůze. Kromě toho jsou tato měřidla tlaku tkanin srovnatelná s konvenčními tkaninami, pokud jde o trvanlivost, přičemž si zachovávají přibližně 81,3% původního výnosu i po 5 standardních promytích. Kromě toho je vyrobený tkáňový senzor účinný ve zdravotnickém systému generováním elektrických signálů založených na nepřetržitých segmentech chůze osoby.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Senzor tkaniny piezoelektrického tlaku založený na nanovláknech elektrospunových polyvinyliden fluoridů s 50 tryskami, v závislosti na vzoru vazby. Flexibilní elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Zřeknutí se odpovědnosti: Zde vyjádřené názory autora jsou v jeho osobní kapacitě a nemusí nutně odrážet názory Azom.com Limited T/A Azonetwork, majitele a provozovatele tohoto webu. Toto vyloučení odpovědnosti je součástí podmínek používání této webové stránky.
Bhavna Kaveti je vědecký spisovatel z Hyderabad v Indii. Je držitelkou MSC a MD z technologického institutu Vellore, Indie. v organické a léčivé chemii z University of Guanajuato v Mexiku. Její výzkumná práce souvisí s vývojem a syntézou bioaktivních molekul založených na heterocyklech a má zkušenosti s vícestupňovou a vícesložkovou syntézou. Během svého doktorského výzkumu pracovala na syntéze různých vázaných a fúzovaných peptidomimetických molekul na bázi heterocyklu na bázi heterocyklu, u nichž se očekává, že budou mít potenciál pro další funkcionalizaci biologické aktivity. Při psaní disertačních prací a výzkumných prací prozkoumala svou vášeň pro vědecké psaní a komunikaci.
Dutina, Buffner. (11. srpna 2022). Senzor plného tlaku tkaniny navržený pro monitorování nositelného zdraví. Azonano. Citováno 21. října 2022 z https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Dutina, Buffner. „Senzor tlaku na tis, určený pro sledování nositelného zdraví“. Azonano.21. října 2022.21. října 2022.
Dutina, Buffner. „Senzor tlaku na tis, určený pro sledování nositelného zdraví“. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (K 21. říjnu 2022).
Dutina, Buffner. 2022. All-cloth tlakový senzor určený pro nositelné monitorování zdraví. Azonano, přístup k 21. říjnu 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
V tomto rozhovoru hovoří Azonano s profesorem André Nel o inovativní studii, do které se podílí, a popisuje vývoj nanokarkáře „skleněné bubliny“, která může pomoci drogám vstoupit do buněk rakoviny pankreatu.
V tomto rozhovoru Azonano hovoří s králem UC Berkeleyho Kong Lee o své technologii Nobelovy ceny, optické pinzety.
V tomto rozhovoru hovoříme s technologií Skywater o stavu polovodičového průmyslu, o tom, jak nanotechnologie pomáhá formovat průmysl a jejich nové partnerství.
Innoveno PE-550 je nejprodávanějším strojem pro elektrostaické zvlákňování/postřik pro nepřetržité produkci nanovláken.
FilMetrics R54 Pokročilý nástroj pro mapování odolnosti pro odolnost proti polovodičovým a kompozitním oplatkám.