Za izboljšanje izkušenj uporabljamo piškotke. Z nadaljnjim brskanjem na tem spletnem mestu se strinjate z našo uporabo piškotkov. Dodatne informacije.
Nosljivi tlačni senzorji lahko pomagajo spremljati zdravje ljudi in uresničiti interakcijo med človekom in računalnikom. Prizadevajo si ustvariti tlačne senzorje z univerzalno zasnovo naprave in visoko občutljivostjo na mehanski stres.
Študija: Tekstilni pretvornik piezoelektričnega tlaka, ki je odvisen od vzorca, temelji na nano vlaknih poliviniliden fluorida elektrospun s 50 šob. Kredit za sliko: afriški studio/shutterstock.com
Članek, objavljen v reviji NPJ Fleksibilna elektronika, poroča o izdelavi pretvornikov piezoelektričnega tlaka za tkanine z uporabo črte polietilen tereftalata (PET) in polivinilidenskih fluorida (PVDF). Učinkovitost razvitega tlačnega senzorja v zvezi z merjenjem tlaka, ki temelji na vzorcu tkanja, je prikazana na lestvici tkanine približno 2 metra.
Rezultati kažejo, da je občutljivost tlačnega senzorja, optimiziranega z uporabo 2/2 kanardske zasnove, 245% večja kot pri oblikovanju 1/1 Canard. Poleg tega so bili uporabljeni različni vnosi za oceno zmogljivosti optimiziranih tkanin, vključno s fleksiji, stiskanjem, gubo, zvijanjem in različnimi človeškimi gibi. V tem delu ima tkivni tlačni senzor s senzorskim slikovnim nizom stabilnih zaznavnih značilnosti in visoko občutljivost.
Riž. 1. Priprava PVDF niti in večnamenskih tkanin. Diagram procesa elektropinganja s 50 španščini, ki se uporablja za izdelavo poravnanih preprog nano vlakna PVDF, kjer so bakrene palice nameščene vzporedno na tekočem traku, koraki pa so pripravite tri pletene strukture iz štirinožnih monofilamentnih filamentov. B SEM Slika in premer poravnane PVDF vlakna. C SEM slika štirinožne preje. D Natezna trdnost in obremenitev ob prelomu štirinožne preje kot funkcije zasuka. E rentgenski difrakcijski vzorec štirinožne preje, ki prikazuje prisotnost faz alfa in beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Hiter razvoj inteligentnih robotov in nosljivih elektronskih naprav je povzročil številne nove naprave, ki temeljijo na prožnih tlačnih senzorjih, njihove aplikacije v elektroniki, industriji in medicini pa se hitro razvijajo.
Piezoelektričnost je električni naboj, ustvarjen na materialu, ki je podvržen mehanskemu stresu. Piezoelektričnost v asimetričnih materialih omogoča linearno reverzibilno razmerje med mehanskim stresom in električnim nabojem. Torej, ko je kos piezoelektričnega materiala fizično deformiran, nastane električni naboj in obratno.
Piezoelektrične naprave lahko s prostim mehanskim virom zagotavljajo alternativni vir energije za elektronske komponente, ki porabijo malo moči. Vrsta materiala in strukture naprave sta ključni parametri za proizvodnjo naprav na dotik, ki temeljijo na elektromehanski sklopki. Poleg visokonapetostnih anorganskih materialov so bili v nosljivih napravah raziskani tudi mehansko prilagodljivi organski materiali.
Polimeri, predelani v nano vlakna z metodami elektrospinniranja, se pogosto uporabljajo kot piezoelektrične naprave za shranjevanje energije. Piezoelektrična polimerna nano vlakna olajšajo ustvarjanje oblikovalskih struktur na osnovi tkanin za nosljive aplikacije z zagotavljanjem elektromehanske generacije, ki temelji na mehanski elastičnosti v različnih okoljih.
V ta namen se pogosto uporabljajo piezoelektrični polimeri, vključno s PVDF in njegovimi derivati, ki imajo močno piezoelektričnost. Ta PVDF vlakna so narisana in vrtena v tkanine za piezoelektrične aplikacije, vključno s senzorji in generatorji.
Slika 2. Tkiva velikega območja in njihove fizikalne lastnosti. Fotografija velikega vzorca 2/2 votka do 195 cm x 50 cm. b SEM slika vzorca 2/2 votka, sestavljenega iz enega PVDF votka, prepletenega z dvema bazama hišnih ljubljenčkov. C modul in obremenitev pri prelomu v različnih tkaninah z robovi 1/1, 2/2 in 3/3. D je viseči kot, izmerjen za tkanino. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
V pričujočem delu so generatorji tkanin, ki temeljijo na PVDF nano vlaknah filamentov, zgrajeni z zaporednim postopkom elektropinga s 50 jet, kjer uporaba 50 šobnesti olajša proizvodnjo preprog nano vlakna z vrtečim se jermenskim trakom. Različne tkalne strukture so ustvarjene z uporabo pretepene preje, vključno z 1/1 (navadnimi), 2/2 in 3/3 Weft rebra.
Prejšnje delo je poročalo o uporabi bakra za poravnavo vlaken v obliki poravnanih bakrenih žic na bobnih zbiranja vlaken. Vendar se trenutno delo sestavljajo vzporedne bakrene palice, razmaknjene na 1,5 cm narazen na tekočem traku, da bi pomagale poravnati spinnerets na podlagi elektrostatičnih interakcij med dohodnimi napolnjenimi vlakni in naboji na površini vlaken, pritrjenih na bakrena vlakna.
Za razliko od predhodno opisanih kapacitivnih ali piezoresistivnih senzorjev se senzor tlaka tkiv, predlagani v tem prispevku, odziva na širok razpon vhodnih sil od 0,02 do 694 Newtonov. Poleg tega je predlagani senzor tlaka tkanine po petih standardnih pranju ohranil 81,3% svojega prvotnega vhoda, kar kaže na trajnost tlačnega senzorja.
Poleg tega so vrednosti občutljivosti, ki ocenjujejo napetostno in tokovno rezultate za 1/1, 2/2 in 3/3 pletenje rebra, pokazale visoko napetostno občutljivost 83 in 36 mV/n do 2/2 in 3/3 tlaka rebra. 3 senzorji WEFT so pokazali 245% in 50% večjo občutljivost za te tlačne senzorje v primerjavi s 24 mV/N -volje tlačnega senzorja 1/1.
Riž. 3. Razširjena uporaba tlačnega senzorja v celoti. Primer senzorja za podplat tlaka, narejen iz 2/2 votka za rebrasto tkanino, vstavljeno pod dvema krožnimi elektrodama, da bi zaznali sprednje noge (tik pod prsti) in gibanje pete. B Shematski prikaz vsake stopnje posameznih korakov v procesu hoje: pristanek pete, ozemljitev, stik s prsti in dviganje nog. C izhodni signali napetosti kot odgovor na vsak del koraka hoje za analizo gibanja in D ojačane električne signale, povezane z vsako fazo hoje. E shema celotnega senzorja tlaka tkiva z matriko do 12 pravokotnih pikslov s prevodnimi črtami, vzorci, da bi zaznali posamezne signale iz vsakega piksla. F 3D zemljevid električnega signala, ustvarjenega s pritiskom prsta na vsak pik. g Električni signal se zazna samo v pik s prstom, v drugih slikovnih pikah pa se ne ustvari noben stranski signal, kar potrjuje, da ni nobenega prevoza. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Na koncu ta študija prikazuje zelo občutljiv in nosljiv senzor tlaka tkiva, ki vključuje piezoelektrične filamente PVDF nanofiber. Izdelani tlačni senzorji imajo široko paleto vhodnih sil od 0,02 do 694 Newtonov.
Petdeset šob je bilo uporabljenih na enem prototipnem električnem predilnem stroju, neprekinjena preproga nano vlakna pa je bila proizvedena z uporabo šaržnega transporterja, ki temelji na bakrenih palicah. Pod prekinitvenim stiskanjem je proizvedena 2/2 votka iz roka pokazala občutljivost 83 mV/N, kar je približno 245% večje od 1/1 votka iz tkanine.
Predlagani vse tkani tlačni senzorji spremljajo električne signale, tako da jih podvržejo fiziološkim gibom, vključno z zasukom, upogibanjem, stiskanjem, tekom in hojo. Poleg tega so ti merilniki tlaka tkanine primerljivi s konvencionalnimi tkaninami glede na trajnost, pri čemer ohranijo približno 81,3% njihovega prvotnega donosa tudi po 5 standardnih pranju. Poleg tega je proizvedeni senzor tkiva učinkovit v zdravstvenem sistemu z ustvarjanjem električnih signalov, ki temeljijo na neprekinjenih segmentih človekove hoje.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Tkanini piezoelektrični tlačni senzor, ki temelji na nano vlaknih elektrospon poliviniliden fluorid s 50 šob, odvisno od vzorca tkanja. Prilagodljiva elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6.
Izjava o omejitvi odgovornosti: Tu so izrazili stališča avtorja v njegovi osebni vlogi in ne odražajo nujno stališč AZOM.com Limited T/A Azonetwork, lastnika in upravljavca tega spletnega mesta. Ta izjava o omejitvi odgovornosti je del pogojev uporabe tega spletnega mesta.
Bhavna Kaveti je znanstvena pisateljica iz Hyderabada v Indiji. Ima MSC in MD z Inštituta za tehnologijo Vellore v Indiji. na organski in zdravilni kemiji z univerze v Guanajuato v Mehiki. Njeno raziskovalno delo je povezano z razvojem in sintezo bioaktivnih molekul, ki temeljijo na heterociklih, in ima izkušnje z večstopenjskim in večkomponentnim sintezo. Med doktorskimi raziskavami je delala na sintezi različnih vezanih in zlivanih peptidomimetičnih molekul, ki temeljijo na heterociklih, za katere se pričakuje, da bodo lahko še dodatno funkcionalizirale biološko aktivnost. Med pisanjem disertacij in raziskovalnih dokumentov je raziskovala svojo strast do znanstvenega pisanja in komunikacije.
Votlina, Buffner. (11. avgust 2022). Popoln senzor tlaka, zasnovan za spremljanje nosljivega zdravja. Azonano. Pridobljeno 21. oktobra 2022 s https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Votlina, Buffner. "Senzor tlaka v vseh tkivih, zasnovan za spremljanje nosljivega zdravja". Azonano.21. oktobra 2022.21. oktobra 2022.
Votlina, Buffner. "Senzor tlaka v vseh tkivih, zasnovan za spremljanje nosljivega zdravja". Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Od 21. oktobra 2022).
Votlina, Buffner. 2022. Senzor tlaka v celoti, zasnovan za nosljivo spremljanje zdravja. Azonano, dostopano 21. oktobra 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
V tem intervjuju se Azonano pogovarja s profesorjem Andréjem Nel o inovativni študiji, v katero sodeluje, ki opisuje razvoj nanoprenosnika "steklenega mehurčka", ki lahko pomaga zdravilom vstopiti v celice raka trebušne slinavke.
V tem intervjuju se Azonano pogovarja z UC Berkeley's King Kong Lee o svoji tehnologiji Nobelove nagrade, Optical Tweezers.
V tem intervjuju se pogovarjamo s tehnologijo Skywater o stanju polprevodniške industrije, kako nanotehnologija pomaga pri oblikovanju industrije in njihovem novem partnerstvu.
Inoveno PE-550 je najbolje prodajani stroj za elektrospinning/razprševanje za neprekinjeno proizvodnjo nano vlakna.
FILMETRICS R54 Advanced Orodje za preslikavo odpornosti listov za polprevodniške in sestavljene rezine.