Pro zlepšení vašeho zážitku používáme soubory cookie.Pokračováním v procházení tohoto webu souhlasíte s naším používáním souborů cookie.Dodatečné informace.
Nositelné tlakové senzory mohou pomoci monitorovat lidské zdraví a realizovat interakci člověka s počítačem.Pokračují snahy o vytvoření tlakových senzorů s univerzální konstrukcí zařízení a vysokou citlivostí na mechanické namáhání.
Studie: Textilní piezoelektrický tlakový měnič závislý na vzoru na bázi elektrospřádaných polyvinylidenfluoridových nanovláken s 50 tryskami.Obrazový kredit: African Studio/Shutterstock.com
Článek publikovaný v časopise npj Flexible Electronics informuje o výrobě piezoelektrických tlakových měničů pro tkaniny používající osnovní příze z polyethylentereftalátu (PET) a útkové příze z polyvinylidenfluoridu (PVDF).Výkon vyvinutého tlakového senzoru ve vztahu k měření tlaku na základě vzoru vazby je demonstrován na látkovém měřítku přibližně 2 metry.
Výsledky ukazují, že citlivost tlakového senzoru optimalizovaného pomocí 2/2 canard designu je o 245 % vyšší než u 1/1 canard designu.Kromě toho byly k vyhodnocení výkonu optimalizovaných tkanin použity různé vstupy, včetně ohýbání, mačkání, mačkání, kroucení a různých lidských pohybů.V této práci tkáňový tlakový senzor se senzorovým pixelovým polem vykazuje stabilní percepční charakteristiky a vysokou citlivost.
Rýže.1. Příprava PVDF nití a multifunkčních tkanin.Schéma procesu elektrostatického zvlákňování s 50 tryskami používaného k výrobě zarovnaných rohoží z PVDF nanovláken, kde jsou měděné tyče umístěny paralelně na dopravním pásu a kroky spočívají v přípravě tří pletených struktur ze čtyřvrstvých monofilních vláken.b SEM obraz a distribuce průměru zarovnaných PVDF vláken.c SEM obrázek čtyřvrstvé příze.d Pevnost v tahu a deformace při přetržení čtyřvrstvé příze jako funkce zákrutu.e Rentgenový difrakční obrazec čtyřvrstvé příze ukazující přítomnost alfa a beta fází.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol.(2022)
Rychlý vývoj inteligentních robotů a nositelných elektronických zařízení dal vzniknout mnoha novým zařízením založeným na flexibilních tlakových senzorech a jejich aplikace v elektronice, průmyslu a medicíně se rychle rozvíjejí.
Piezoelektřina je elektrický náboj generovaný na materiálu, který je vystaven mechanickému namáhání.Piezoelektřina v asymetrických materiálech umožňuje lineární reverzibilní vztah mezi mechanickým napětím a elektrickým nábojem.Proto, když je kus piezoelektrického materiálu fyzicky deformován, vzniká elektrický náboj a naopak.
Piezoelektrická zařízení mohou využívat volný mechanický zdroj k poskytování alternativního zdroje energie pro elektronické součástky, které spotřebovávají málo energie.Typ materiálu a konstrukce zařízení jsou klíčové parametry pro výrobu dotykových zařízení na bázi elektromechanické vazby.Kromě vysokonapěťových anorganických materiálů byly v nositelných zařízeních zkoumány také mechanicky flexibilní organické materiály.
Polymery zpracované na nanovlákna metodami elektrostatického zvlákňování jsou široce používány jako piezoelektrická zařízení pro ukládání energie.Piezoelektrická polymerní nanovlákna usnadňují vytváření designových struktur na bázi tkanin pro nositelné aplikace tím, že poskytují elektromechanické generování založené na mechanické elasticitě v různých prostředích.
Pro tento účel se široce používají piezoelektrické polymery, včetně PVDF a jeho derivátů, které mají silnou piezoelektrickou energii.Tato vlákna PVDF jsou tažena a spřádána do tkanin pro piezoelektrické aplikace včetně senzorů a generátorů.
Obrázek 2. Velkoplošné tkáně a jejich fyzikální vlastnosti.Fotografie velkého vzoru 2/2 útkového žebra až 195 cm x 50 cm.b SEM snímek 2/2 útkového vzoru sestávajícího z jednoho PVDF útku proloženého dvěma PET bázemi.c Modul a napětí při přetržení u různých tkanin s 1/1, 2/2 a 3/3 okraji útku.d je úhel zavěšení naměřený pro látku.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol.(2022)
V této práci jsou generátory tkanin na bázi PVDF nanovlákenných filamentů konstruovány pomocí sekvenčního 50-tryskového elektrozvlákňovacího procesu, kde použití 50 trysek usnadňuje výrobu nanovlákenných rohoží pomocí rotujícího pásového dopravníku.Pomocí PET příze jsou vytvářeny různé vazebné struktury, včetně 1/1 (prostý), 2/2 a 3/3 útkových žeber.
Předchozí práce popsaly použití mědi pro vyrovnání vláken ve formě vyrovnaných měděných drátů na bubnech pro sběr vláken.Současná práce však sestává z paralelních měděných tyčí rozmístěných 1,5 cm od sebe na dopravním pásu, které pomáhají vyrovnat zvlákňovací trysky na základě elektrostatických interakcí mezi příchozími nabitými vlákny a náboji na povrchu vláken připojených k měděnému vláknu.
Na rozdíl od dříve popsaných kapacitních nebo piezorezistivních senzorů reaguje senzor tlaku tkáně navrhovaný v tomto článku na široký rozsah vstupních sil od 0,02 do 694 Newtonů.Kromě toho si navrhovaný senzor tlaku látky po pěti standardních praních zachoval 81,3 % původního příkonu, což ukazuje na životnost senzoru tlaku.
Navíc hodnoty citlivosti vyhodnocující výsledky napětí a proudu pro 1/1, 2/2 a 3/3 pletení žeber ukázaly vysokou citlivost na napětí 83 a 36 mV/N až 2/2 a 3/3 tlaku žeber.3 útkové senzory prokázaly o 245 % a 50 % vyšší citlivost pro tyto tlakové senzory v porovnání s 24 mV/N tlakovým senzorem útku 1/1.
Rýže.3. Rozšířená aplikace celoplátěného tlakového senzoru.Příklad snímače tlaku stélky vyrobeného z 2/2 útkové žebrované tkaniny vloženého pod dvě kruhové elektrody pro detekci pohybu přední části chodidla (těsně pod prsty) a paty.b Schematické znázornění každé fáze jednotlivých kroků v procesu chůze: dosednutí na patu, uzemnění, kontakt prstů a zvedání nohou.c Napěťové výstupní signály v odezvě na každou část kroku chůze pro analýzu chůze a d Zesílené elektrické signály spojené s každou fází chůze.e Schéma plného tkáňového snímače tlaku s polem až 12 obdélníkových pixelových buněk s vodivými liniemi vzorovanými pro detekci jednotlivých signálů z každého pixelu.f 3D mapa elektrického signálu generovaného přitlačením prstu na každý pixel.g Elektrický signál je detekován pouze v pixelu stlačeném prstem a v ostatních pixelech není generován žádný boční signál, což potvrzuje, že nedochází k přeslechům.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R a kol.(2022)
Na závěr tato studie demonstruje vysoce citlivý a nositelný tkáňový tlakový senzor obsahující PVDF nanovlákenná piezoelektrická vlákna.Vyráběné tlakové snímače mají široký rozsah vstupních sil od 0,02 do 694 Newtonů.
Na jednom prototypu elektrického dopřádacího stroje bylo použito padesát trysek a souvislá rohož z nanovláken byla vyrobena pomocí dávkového dopravníku na bázi měděných tyčí.Při přerušovaném stlačování vykazovala vyrobená tkanina 2/2 útkového lemu citlivost 83 mV/N, což je asi o 245 % vyšší než tkanina 1/1 útkového lemu.
Navrhované celotkané tlakové senzory monitorují elektrické signály tím, že je vystavují fyziologickým pohybům, včetně kroucení, ohýbání, mačkání, běhání a chůze.Kromě toho jsou tyto tlakoměry tkaniny srovnatelné s běžnými tkaninami, pokud jde o trvanlivost, zachovávají si přibližně 81,3 % své původní výtěžnosti i po 5 standardních praních.Kromě toho je vyrobený tkáňový senzor účinný ve zdravotnickém systému tím, že generuje elektrické signály na základě souvislých segmentů chůze člověka.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR a kol.(2022).Látkový piezoelektrický tlakový senzor na bázi elektrospřádaných polyvinylidenfluoridových nanovláken s 50 tryskami v závislosti na vzoru vazby.Flexibilní elektronika npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Zřeknutí se odpovědnosti: Názory zde vyjádřené jsou názory autora v jeho osobní funkci a nemusí nutně odrážet názory AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, vlastníka a provozovatele této webové stránky.Toto vyloučení odpovědnosti je součástí podmínek používání této webové stránky.
Bhavna Kaveti je vědecká spisovatelka z Hyderabadu v Indii.Je držitelkou MSc a MD z Vellore Institute of Technology v Indii.v organické a lékařské chemii z University of Guanajuato, Mexiko.Její výzkumná práce souvisí s vývojem a syntézou bioaktivních molekul na bázi heterocyklů a má zkušenosti s vícekrokovou a vícesložkovou syntézou.Během svého doktorandského výzkumu pracovala na syntéze různých navázaných a fúzovaných peptidomimetických molekul na bázi heterocyklů, u kterých se očekává, že budou mít potenciál dále funkcionalizovat biologickou aktivitu.Při psaní disertačních prací a výzkumných prací prozkoumala svou vášeň pro vědecké psaní a komunikaci.
Dutina, Buffnere.(11. srpna 2022).Plný senzor tlaku tkaniny určený pro sledování zdravotního stavu nositelných.AZonano.Načteno 21. října 2022 z https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Dutina, Buffnere.„Celotkáňový tlakový senzor navržený pro sledování zdravotního stavu nositelného zařízení“.AZonano.21. října 2022 .21. října 2022 .
Dutina, Buffnere.„Celotkáňový tlakový senzor navržený pro sledování zdravotního stavu nositelného zařízení“.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(K 21. říjnu 2022).
Dutina, Buffnere.2022. Celolátkový tlakový senzor určený pro sledování zdravotního stavu nositelného zařízení.AZoNano, přístup 21. října 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
V tomto rozhovoru mluví AZoNano s profesorem André Nelem o inovativní studii, na které se podílí a která popisuje vývoj nanonosiče „skleněné bubliny“, který může pomoci lékům vstoupit do buněk rakoviny slinivky břišní.
V tomto rozhovoru mluví AZoNano s King Kong Lee z UC Berkeley o jeho technologii, oceněné Nobelovou cenou, optických pinzetách.
V tomto rozhovoru hovoříme se SkyWater Technology o stavu polovodičového průmyslu, o tom, jak nanotechnologie pomáhají utvářet průmysl, ao jejich novém partnerství.
Inoveno PE-550 je nejprodávanější elektrostatický zvlákňovací/stříkací stroj pro kontinuální výrobu nanovláken.
Filmetrics R54 Pokročilý nástroj pro mapování listového odporu pro polovodičové a kompozitní destičky.