Za izboljšanje vaše izkušnje uporabljamo piškotke.Z nadaljevanjem brskanja po tej strani se strinjate z našo uporabo piškotkov.Dodatne informacije.
Nosljivi senzorji tlaka lahko pomagajo spremljati zdravje ljudi in uresničiti interakcijo med človekom in računalnikom.V teku so prizadevanja za ustvarjanje tlačnih senzorjev z univerzalno zasnovo naprave in visoko občutljivostjo na mehanske obremenitve.
Študija: Tekstilni piezoelektrični tlačni pretvornik, odvisen od vzorca tkanja, ki temelji na elektropredenih poliviniliden fluoridnih nanovlaknih s 50 šobami.Avtorstvo slike: African Studio/Shutterstock.com
Članek, objavljen v reviji npj Flexible Electronics, poroča o izdelavi piezoelektričnih pretvornikov tlaka za tkanine z uporabo osnovne preje iz polietilen tereftalata (PET) in votkovne preje iz poliviniliden fluorida (PVDF).Učinkovitost razvitega senzorja tlaka v povezavi z merjenjem tlaka na podlagi vzorca tkanja je prikazana na skali blaga približno 2 metra.
Rezultati kažejo, da je občutljivost tlačnega senzorja, optimiziranega z zasnovo 2/2 kanarda, za 245 % višja kot pri zasnovi 1/1 kanard.Poleg tega so bili za ovrednotenje delovanja optimiziranih tkanin uporabljeni različni vnosi, vključno z upogibanjem, stiskanjem, gubanjem, zvijanjem in različnimi človeškimi gibi.V tem delu senzor tlaka na osnovi tkiva z nizom slikovnih pik senzorja kaže stabilne zaznavne lastnosti in visoko občutljivost.
riž.1. Priprava PVDF niti in multifunkcionalnih tkanin.Diagram postopka elektropredenja s 50 šobami, ki se uporablja za izdelavo poravnanih preprog iz nanovlaken PVDF, kjer so bakrene palice nameščene vzporedno na tekočem traku, koraki pa so priprava treh pletenih struktur iz štirislojnih monofilamentnih filamentov.b SEM slika in porazdelitev premera poravnanih PVDF vlaken.c SEM slika štiriplastne preje.d Natezna trdnost in deformacija pri pretrganju štiriplastne preje kot funkcija zasuka.e Rentgenski difrakcijski vzorec štirislojne preje, ki kaže prisotnost alfa in beta faz.© 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 prinesel številne nove naprave, ki temeljijo na fleksibilnih tlačnih senzorjih, njihova uporaba v elektroniki, industriji in medicini pa se hitro razvija.
Piezoelektričnost je električni naboj, ki nastane na materialu, ki je izpostavljen mehanskim obremenitvam.Piezoelektričnost v asimetričnih materialih omogoča linearno reverzibilno razmerje med mehansko napetostjo in električnim nabojem.Zato se pri fizični deformaciji kosa piezoelektričnega materiala ustvari električni naboj in obratno.
Piezoelektrične naprave lahko uporabljajo brezplačen mehanski vir, da zagotovijo alternativni vir energije za elektronske komponente, ki porabijo malo energije.Vrsta materiala in zgradba naprave sta ključna parametra za izdelavo naprav na dotik na osnovi elektromehanske sklopke.Poleg visokonapetostnih anorganskih materialov so v nosljivih napravah raziskovali tudi mehansko upogljive organske materiale.
Polimeri, predelani v nanovlakna z metodami elektropredenja, se pogosto uporabljajo kot piezoelektrične naprave za shranjevanje energije.Piezoelektrična polimerna nanovlakna olajšajo ustvarjanje konstrukcijskih struktur na osnovi tkanine za nosljive aplikacije z zagotavljanjem elektromehanske generacije na podlagi mehanske 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 se vlečejo in predejo v tkanine za piezoelektrične aplikacije, vključno s senzorji in generatorji.
Slika 2. Tkiva z veliko površino 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 votka PVDF, prepletenega z dvema osnovama PET.c Modul in deformacija pri pretrganju v različnih tkaninah z robovi 1/1, 2/2 in 3/3 votka.d je kot obešanja, izmerjen za blago.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
V tem delu so generatorji tkanin, ki temeljijo na filamentih iz nanovlaken PVDF, izdelani z uporabo sekvenčnega postopka elektropredenja s 50 curki, kjer uporaba 50 šob olajša proizvodnjo preprog iz nanovlaken z uporabo vrtljivega tračnega transportnega traku.Različne strukture tkanja so ustvarjene z uporabo PET preje, vključno z 1/1 (navadno), 2/2 in 3/3 rebri votka.
Prejšnje delo je poročalo o uporabi bakra za poravnavo vlaken v obliki poravnanih bakrenih žic na bobnih za zbiranje vlaken.Vendar pa je trenutno delo sestavljeno iz vzporednih bakrenih palic, ki so na tekočem traku razmaknjene 1,5 cm narazen, da bi pomagale pri poravnavi spinerjev na podlagi elektrostatičnih interakcij med vhodnimi nabitimi vlakni in naboji na površini vlaken, pritrjenih na bakreno vlakno.
Za razliko od prej opisanih kapacitivnih ali piezorezistivnih senzorjev se senzor tlaka tkiva, predlagan v tem dokumentu, odziva na širok razpon vhodnih sil od 0,02 do 694 Newtonov.Poleg tega je predlagani senzor tlaka tkanine obdržal 81,3 % prvotnega vnosa po petih standardnih pranjih, kar kaže na vzdržljivost senzorja tlaka.
Poleg tega so vrednosti občutljivosti, ki ocenjujejo rezultate napetosti in toka za pletenje 1/1, 2/2 in 3/3 reber, pokazale visoko napetostno občutljivost 83 in 36 mV/N na pritisk 2/2 in 3/3 reber.3 senzorji votka so pokazali 245 % oziroma 50 % večjo občutljivost za te senzorje tlaka v primerjavi s senzorjem tlaka votka 24 mV/N 1/1.
riž.3. Razširjena uporaba senzorja tlaka celotne tkanine.Primer senzorja tlaka vložka, izdelanega iz 2/2 rebrastega blaga z votkom, vstavljenega pod dve krožni elektrodi za zaznavanje gibanja prednjega dela stopala (tik pod prsti) in pete.b Shematski prikaz vsake stopnje posameznih korakov v procesu hoje: pristanek s peto, ozemljitev, stik s prsti in dvig noge.c Napetostni izhodni signali kot odziv na vsak del koraka hoje za analizo hoje in d Ojačani električni signali, povezani z vsako fazo hoje.e Shema senzorja celotnega tkivnega tlaka z nizom do 12 pravokotnih celic slikovnih pik s prevodnimi črtami, oblikovanimi za zaznavanje posameznih signalov iz vsake slikovne pike.f 3D zemljevid električnega signala, ustvarjenega s pritiskom prsta na vsako slikovno piko.g Električni signal je zaznan samo v slikovni piki, pritisnjeni s prstom, v drugih slikovnih pikah pa se ne ustvari stranski signal, kar potrjuje, da ni preslušavanja.© 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 iz nanovlaken PVDF.Proizvedeni tlačni senzorji imajo širok razpon vhodnih sil od 0,02 do 694 Newtonov.
Na enem prototipu električnega predilnega stroja je bilo uporabljenih 50 šob, neprekinjena mat nanovlaken pa je bila proizvedena s šaržnim transporterjem na osnovi bakrenih palic.Pod intermitentnim stiskanjem je izdelana tkanina z robom votka 2/2 pokazala občutljivost 83 mV/N, kar je približno 245 % več kot tkanina z robom votka 1/1.
Predlagani popolnoma tkani tlačni senzorji spremljajo električne signale tako, da jih izpostavijo fiziološkim gibom, vključno z zvijanjem, upogibanjem, stiskanjem, tekom in hojo.Poleg tega so ti manometri za tkanine primerljivi z običajnimi tkaninami glede vzdržljivosti, saj ohranijo približno 81,3 % svoje prvotne količine tudi po 5 standardnih pranjih.Poleg tega je proizvedeni tkivni senzor učinkovit v sistemu zdravstvenega varstva z ustvarjanjem električnih signalov na podlagi neprekinjenih segmentov človekove hoje.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Tkaninski piezoelektrični senzor tlaka na osnovi elektropredenih poliviniliden fluoridnih nanovlaken s 50 šobami, odvisno od vzorca tkanja.Prilagodljiva elektronika npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Zavrnitev odgovornosti: tukaj izražena stališča so osebna stališča avtorja in ne odražajo nujno stališč AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, lastnika in upravljavca te spletne strani.Ta izjava o omejitvi odgovornosti je del pogojev uporabe te spletne strani.
Bhavna Kaveti je znanstvena pisateljica iz Hyderabada v Indiji.Magistrira in doktorirala je na tehnološkem inštitutu Vellore v Indiji.iz organske in medicinske kemije na Univerzi Guanajuato v Mehiki.Njeno raziskovalno delo je povezano z razvojem in sintezo bioaktivnih molekul na osnovi heterociklov, ima izkušnje z večstopenjsko in večkomponentno sintezo.Med doktorskim raziskovanjem se je ukvarjala s sintezo različnih na heterociklih vezanih in spojenih peptidomimetičnih molekul, za katere se pričakuje, da bodo imele potencial za nadaljnjo funkcionalizacijo biološke aktivnosti.Med pisanjem disertacij in raziskovalnih nalog je raziskovala svojo strast do znanstvenega pisanja in komunikacije.
Votlina, Buffner.(11. avgust 2022).Celoten senzor pritiska tkanine, zasnovan za spremljanje zdravja nosljive opreme.AZonano.Pridobljeno 21. oktobra 2022 s https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Votlina, Buffner."Senzor tlaka vseh tkiv, zasnovan za spremljanje zdravja, ki ga lahko nosite."AZonano.21. oktober 2022.21. oktober 2022.
Votlina, Buffner."Senzor tlaka vseh tkiv, zasnovan za spremljanje zdravja, ki ga lahko nosite."AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(od 21. oktobra 2022).
Votlina, Buffner.2022. Senzor pritiska, izdelan v celoti iz tkanine, zasnovan za spremljanje zdravja nosljivih izdelkov.AZoNano, dostopno 21. oktobra 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
V tem intervjuju se AZoNano pogovarja s profesorjem Andréjem Nelom o inovativni študiji, pri kateri sodeluje in opisuje razvoj nanonosilca "steklenega mehurčka", ki lahko pomaga zdravilom pri vstopu v rakave celice trebušne slinavke.
V tem intervjuju se AZoNano pogovarja s King Kongom Leejem z UC Berkeley o njegovi tehnologiji, optični pinceti, ki je prejela Nobelovo nagrado.
V tem intervjuju se s SkyWater Technology pogovarjamo o stanju industrije polprevodnikov, o tem, kako nanotehnologija pomaga oblikovati industrijo, in o njihovem novem partnerstvu.
Inoveno PE-550 je najbolje prodajan elektropredilni/pršilni stroj za kontinuirano proizvodnjo nanovlaken.
Filmetrics R54 Napredno orodje za preslikavo odpornosti plošč za polprevodniške in kompozitne rezine.