Koristimo kolačiće da poboljšamo vaše iskustvo.Nastavkom pretraživanja ove stranice, slažete se s našom upotrebom kolačića.Dodatne informacije.
Nosivi senzori pritiska mogu pomoći u praćenju ljudskog zdravlja i ostvarivanju interakcije čovjeka i računara.U toku su napori da se naprave senzori pritiska sa univerzalnim dizajnom uređaja i visokom osetljivošću na mehaničko naprezanje.
Studija: Tekstilni piezoelektrični pretvarač pritiska zavisan od uzorka tkanja na bazi nanovlakna od poliviniliden fluorida elektrosprena sa 50 mlaznica.Image Credit: African Studio/Shutterstock.com
Članak objavljen u časopisu npj Flexible Electronics izvještava o proizvodnji piezoelektričnih pretvarača tlaka za tkanine koristeći predivo od polietilen tereftalata (PET) i pređe potke od poliviniliden fluorida (PVDF).Performanse razvijenog senzora pritiska u odnosu na merenje pritiska na osnovu uzorka tkanja prikazane su na skali od približno 2 metra.
Rezultati pokazuju da je osjetljivost senzora tlaka optimiziranog korištenjem 2/2 canard dizajna 245% veća od osjetljivosti dizajna 1/1 canard.Osim toga, korišteni su različiti inputi za procjenu performansi optimiziranih tkanina, uključujući savijanje, stiskanje, gužvanje, uvijanje i različite ljudske pokrete.U ovom radu, senzor pritiska na bazi tkiva sa nizom senzorskih piksela pokazuje stabilne perceptivne karakteristike i visoku osjetljivost.
Rice.1. Priprema PVDF niti i multifunkcionalnih tkanina.Dijagram procesa elektropredenja sa 50 mlaznica koji se koristi za proizvodnju poravnatih prostirki od PVDF nanovlakna, gdje se bakrene šipke postavljaju paralelno na transportnu traku, a koraci su priprema tri pletene strukture od četveroslojnih monofilamentnih filamenata.b SEM slika i distribucija prečnika poravnatih PVDF vlakana.c SEM slika četveroslojne pređe.d Zatezna čvrstoća i naprezanje pri prekidu četveroslojnog pređe u funkciji uvijanja.e Rendgenska difrakcija četvoroslojne pređe koja pokazuje prisustvo alfa i beta faza.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Brzi razvoj inteligentnih robota i nosivih elektronskih uređaja doveo je do mnogih novih uređaja zasnovanih na fleksibilnim senzorima pritiska, a njihova primena u elektronici, industriji i medicini se ubrzano razvija.
Piezoelektricitet je električni naboj koji nastaje na materijalu koji je podvrgnut mehaničkom naprezanju.Piezoelektricitet u asimetričnim materijalima omogućava linearnu reverzibilnu vezu između mehaničkog naprezanja i električnog naboja.Stoga, kada se komad piezoelektričnog materijala fizički deformira, stvara se električni naboj i obrnuto.
Piezoelektrični uređaji mogu koristiti besplatni mehanički izvor kako bi osigurali alternativni izvor napajanja za elektronske komponente koje troše malo energije.Vrsta materijala i struktura uređaja ključni su parametri za proizvodnju uređaja osjetljivih na dodir na bazi elektromehaničke spojnice.Pored visokonaponskih neorganskih materijala, mehanički fleksibilni organski materijali su također istraženi u nosivim uređajima.
Polimeri prerađeni u nanovlakna metodama elektropredenja široko se koriste kao piezoelektrični uređaji za skladištenje energije.Piezoelektrična polimerna nanovlakna olakšavaju stvaranje dizajnerskih struktura zasnovanih na tkanini za aplikacije koje se mogu nositi tako što pružaju elektromehaničku proizvodnju zasnovanu na mehaničkoj elastičnosti u različitim okruženjima.
U tu svrhu se široko koriste piezoelektrični polimeri, uključujući PVDF i njegove derivate, koji imaju jak piezoelektričnost.Ova PVDF vlakna se izvlače i ispredaju u tkanine za piezoelektrične aplikacije uključujući senzore i generatore.
Slika 2. Tkiva velikih površina i njihova fizička svojstva.Fotografija velikog rebra 2/2 potke do 195 cm x 50 cm.b SEM slika uzorka potke 2/2 koji se sastoji od jedne PVDF potke isprepletene sa dvije PET baze.c Modul i naprezanje pri prekidu u raznim tkaninama sa ivicama potke 1/1, 2/2 i 3/3.d je ugao vješanja mjeren za tkaninu.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
U ovom radu, generatori tkanine na bazi PVDF nanovlaknastih filamenata konstruisani su uzastopnim procesom elektropredenja od 50 mlaza, pri čemu upotreba 50 mlaznica olakšava proizvodnju prostirki od nanovlakna pomoću rotirajuće transportne trake.Različite strukture tkanja kreiraju se pomoću PET pređe, uključujući 1/1 (obična), 2/2 i 3/3 rebra potke.
Prethodni rad je izvijestio o upotrebi bakra za poravnavanje vlakana u obliku poravnatih bakrenih žica na bubnjevima za prikupljanje vlakana.Međutim, trenutni rad se sastoji od paralelnih bakrenih šipki koje su razmaknute 1,5 cm jedna od druge na transportnoj traci kako bi se pomoglo u poravnanju spinereta na osnovu elektrostatičkih interakcija između ulaznih nabijenih vlakana i naboja na površini vlakana pričvršćenih za bakreno vlakno.
Za razliku od prethodno opisanih kapacitivnih ili piezorezistivnih senzora, senzor tlaka tkiva predložen u ovom radu reagira na širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Njutna.Osim toga, predloženi senzor pritiska tkanine zadržao je 81,3% svog originalnog unosa nakon pet standardnih pranja, što ukazuje na izdržljivost senzora pritiska.
Osim toga, vrijednosti osjetljivosti koje procjenjuju rezultate napona i struje za pletenje rebra 1/1, 2/2 i 3/3 pokazale su osjetljivost visokog napona od 83 i 36 mV/N do pritiska 2/2 i 3/3 rebra.3 senzora potke pokazala su 245% i 50% veću osjetljivost za ove senzore pritiska, respektivno, u poređenju sa senzorom pritiska potke od 24 mV/N 1/1.
Rice.3. Proširena primjena senzora pritiska pune tkanine.a Primjer senzora pritiska uloška napravljenog od 2/2 rebraste tkanine potke umetnutog ispod dvije kružne elektrode za detekciju pokreta prednjeg stopala (odmah ispod prstiju) i pete.b Šematski prikaz svake faze pojedinačnih koraka u procesu hodanja: doskok na petu, uzemljenje, kontakt prstima i podizanje nogu.c Izlazni signali napona kao odgovor na svaki dio koraka hoda za analizu hoda i d Pojačani električni signali povezani sa svakom fazom hoda.e Šema senzora punog pritiska u tkivu sa nizom od do 12 pravougaonih ćelija piksela sa provodljivim linijama sa uzorkom da detektuje pojedinačne signale iz svakog piksela.f 3D mapa električnog signala generiranog pritiskom prsta na svaki piksel.g Električni signal se detektuje samo u pikselu pritisnutim prstom, a u drugim pikselima se ne generiše bočni signal, što potvrđuje da nema preslušavanja.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
U zaključku, ova studija pokazuje visoko osjetljiv i nosivi senzor pritiska tkiva koji uključuje PVDF nanofiber piezoelektrične filamente.Proizvedeni senzori pritiska imaju širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Njutna.
Pedeset mlaznica je korišteno na jednom prototipu električne mašine za predenje, a kontinuirana podloga od nanovlakna je proizvedena pomoću šaržnog transportera na bazi bakrenih šipki.Pod povremenom kompresijom, proizvedena tkanina poruba 2/2 potke pokazala je osjetljivost od 83 mV/N, što je oko 245% više od tkanine poruba 1/1 potke.
Predloženi potpuno tkani senzori pritiska prate električne signale podvrgavajući ih fiziološkim pokretima, uključujući uvijanje, savijanje, stiskanje, trčanje i hodanje.Osim toga, ovi mjerači tlaka od tkanine su uporedivi s konvencionalnim tkaninama u pogledu izdržljivosti, zadržavajući približno 81,3% svog prvobitnog učinka čak i nakon 5 standardnih pranja.Pored toga, proizvedeni senzor tkiva je efikasan u zdravstvenom sistemu generisanjem električnih signala zasnovanih na kontinuiranim segmentima hodanja osobe.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Piezoelektrični senzor pritiska od tkanine na bazi nanovlakna od poliviniliden fluorida, sa 50 mlaznica, u zavisnosti od uzorka tkanja.Fleksibilna elektronika npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Odricanje od odgovornosti: Stavovi izraženi ovdje su stavovi autora u njegovom ličnom svojstvu i ne odražavaju nužno stavove AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, vlasnika i operatera ove web stranice.Ovo odricanje od odgovornosti dio je uvjeta korištenja ove web stranice.
Bhavna Kaveti je naučni pisac iz Hyderabada, Indija.Magistrirala je i doktorirala na Tehnološkom institutu Vellore, Indija.diplomirao organsku i medicinsku hemiju na Univerzitetu Guanajuato, Meksiko.Njen istraživački rad se odnosi na razvoj i sintezu bioaktivnih molekula na bazi heterocikla, a ima iskustvo u višestepenoj i višekomponentnoj sintezi.Tokom svog doktorskog istraživanja radila je na sintezi različitih vezanih i spojenih peptidomimetskih molekula baziranih na heterociklima za koje se očekuje da imaju potencijal da dalje funkcionaliziraju biološku aktivnost.Dok je pisala disertacije i istraživačke radove, istraživala je svoju strast za naučnim pisanjem i komunikacijom.
Šupljina, Buffner.(11. avgust 2022.).Senzor pritiska pune tkanine dizajniran za praćenje zdravlja koji se može nositi.AZonano.Preuzeto 21. oktobra 2022. sa https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Šupljina, Buffner.„Senzor pritiska koji se sastoji od svih tkiva dizajniran za praćenje zdravlja koji se može nositi“.AZonano.21. oktobar 2022.21. oktobar 2022.
Šupljina, Buffner.„Senzor pritiska koji se sastoji od svih tkiva dizajniran za praćenje zdravlja koji se može nositi“.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Od 21. oktobra 2022.).
Šupljina, Buffner.2022. Senzor pritiska od svih tkanina dizajniran za praćenje zdravlja koji se može nositi.AZoNano, pristupljeno 21. oktobra 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
U ovom intervjuu, AZoNano razgovara s profesorom Andréom Nelom o inovativnoj studiji u koju je uključen, a koja opisuje razvoj nanonosača „staklenog mjehurića“ koji može pomoći lijekovima da uđu u ćelije raka gušterače.
U ovom intervjuu, AZoNano razgovara s King Kong Leejem iz UC Berkeley o njegovoj tehnologiji, optičkoj pinceti, dobitniku Nobelove nagrade.
U ovom intervjuu razgovaramo sa SkyWater Technology o stanju u industriji poluvodiča, kako nanotehnologija pomaže u oblikovanju industrije i njihovom novom partnerstvu.
Inoveno PE-550 je najprodavanija mašina za elektropredenje/prskanje za kontinuiranu proizvodnju nanovlakna.
Filmetrics R54 Napredni alat za mapiranje otpornosti ploča za poluvodičke i kompozitne pločice.