Używamy plików cookie, aby poprawić twoje wrażenia. Kontynuując przeglądanie tej witryny, zgadzasz się na korzystanie z plików cookie. Dodatkowe informacje.
Czujniki ciśnienia do noszenia mogą pomóc w monitorowaniu zdrowia ludzkiego i uświadomić sobie interakcję między ludzkimi komputerami. Trwają wysiłki w celu stworzenia czujników ciśnienia z uniwersalnym projektem urządzenia i wysoką wrażliwością na naprężenie mechaniczne.
Badanie: Przetwórca ciśnienia tekstylnego zależnego od wzoru tkaniny oparty na nanowłókien fluorku winylidenu elektrospun z 50 dysz. Obraz Kredyt: African Studio/Shutterstock.com
Artykuł opublikowany w czasopiśmie NPJ Elastyczna elektronika informuje o wytwarzaniu przetworników ciśnieniowych piezoelektrycznych do tkanin za pomocą przędzeń warp polietylenowych (PET) i fluorku poliwinylidenu (PVDF). Wydajność rozwiniętego czujnika ciśnienia w odniesieniu do pomiaru ciśnienia na podstawie wzoru splotu pokazano na skali tkaniny około 2 metrów.
Wyniki pokazują, że czułość czujnika ciśnienia zoptymalizowanego przy użyciu projektu kanardowego 2/2 jest o 245% wyższa niż w konstrukcji kanardowej 1/1. Ponadto do oceny wydajności zoptymalizowanych tkanin zastosowano różne dane wejściowe, w tym zgięcie, ściśnięcie, marszczenie, skręcanie i różne ruchy ludzkie. W tej pracy czujnik ciśnienia na bazie tkanki z matrycą pikseli czujnika wykazuje stabilne cechy percepcyjne i wysoką czułość.
Ryż. 1. Przygotowanie gwintów PVDF i wielofunkcyjnych tkanin. Schemat 50-nosowego procesu elektroprzędzenia stosowanego do wytwarzania wyrównanych mat nanowłókien PVDF, w których pręty miedziane są umieszczane równolegle na przenośnym pasie, a stopnie mają przygotować trzy plecione struktury z czterowarstwowych włókien monofilamentowych. B obraz SEM i rozkład wyrównanych włókien PVDF. Obraz Sem SEM cztero-warstwowej przędzy. d Wytrzymałość na rozciąganie i odkształcenie przy przerwie czterowarstwowej przędzy w funkcji skrętu. Wzór dyfrakcji rentgenowskiej cztero-warstwowej przędzy pokazującej obecność faz alfa i beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i in. (2022)
Szybki rozwój inteligentnych robotów i urządzeń elektronicznych do noszenia spowodowało powstanie wielu nowych urządzeń opartych na elastycznych czujnikach ciśnienia, a ich zastosowania w elektronice, branży i medycynie szybko się rozwijają.
Piezoelektryczność to ładunek elektryczny generowany na materiale poddanym naprężeniu mechanicznym. Piezoelektryczność w materiałach asymetrycznych pozwala na liniową odwracalną zależność między naprężeniem mechanicznym a ładunkiem elektrycznym. Dlatego, gdy kawałek materiału piezoelektrycznego jest fizycznie zdeformowany, tworzony jest ładunek elektryczny i odwrotnie.
Urządzenia piezoelektryczne mogą użyć bezpłatnego źródła mechanicznego, aby zapewnić alternatywne źródło zasilania dla komponentów elektronicznych, które zużywają niewielką moc. Rodzaj materiału i struktura urządzenia są kluczowymi parametrami produkcji urządzeń dotykowych opartych na sprzężeniu elektromechanicznym. Oprócz materiałów nieorganicznych o wysokim napięciu badano również mechanicznie elastyczne materiały organiczne w urządzeniach do noszenia.
Polimery przetwarzane w nanowłókna metodami elektroprzędzenia są szeroko stosowane jako piezoelektryczne urządzenia magazynujące energię. Piezoelektryczne nanowłókna polimerowe ułatwiają tworzenie opartych na tkanin struktur projektowych do zastosowań do noszenia poprzez zapewnienie wytwarzania elektromechanicznego opartego na elastyczności mechanicznej w różnych środowiskach.
W tym celu powszechnie stosuje się polimery piezoelektryczne, w tym PVDF i jego pochodne, które mają silną piezoelektryczność. Te włókna PVDF są narysowane i przekręcane na tkaniny do zastosowań piezoelektrycznych, w tym czujników i generatorów.
Ryc. 2. Tkanki dużego obszaru i ich właściwości fizyczne. Zdjęcie dużego wzoru żebra 2/2 wątku do 195 cm x 50 cm. Obraz B SEM wzoru wątku 2/2 składającego się z jednego wątku PVDF przeplatanego z dwiema podstawami PET. C moduł i odkształcenie przy przerwie w różnych tkaninach z krawędziami wątku 1/1, 2/2 i 3/3. D to kąt wiszący mierzony dla tkaniny. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i in. (2022)
W niniejszej pracy generatory tkanin oparte na włóknach nanowłókien PVDF są konstruowane przy użyciu sekwencyjnego procesu elektroprzędzenia 50-studzienkowego, w którym użycie 50 dysz ułatwia produkcję mat nanofiber za pomocą obracającego się paska przenośnika pasa. Różne struktury splotu są tworzone za pomocą przędzy zwierząt domowych, w tym 1/1 (zwykłe), 2/2 i 3/3 żeberka.
Poprzednie prace zgłosiły zastosowanie miedzi do wyrównania światłowodów w postaci wyrównanych przewodów miedzianych na bębnach zbiórki światłowodów. Jednak obecne prace składają się z równoległych miedzianych prętów rozmieszczonych w odległości 1,5 cm na przenośniku, aby pomóc w wyrównaniu spinneretów na podstawie interakcji elektrostatycznych między przychodzącymi włókienami naładowanymi i ładunkami na powierzchni włókien przymocowanych do włókna miedzianego.
W przeciwieństwie do wcześniej opisanych czujników pojemnościowych lub piezożerskich, czujnik ciśnienia tkankowego zaproponowany w tym artykule odpowiada na szeroki zakres sił wejściowych od 0,02 do 694 Newtonów. Ponadto proponowany czujnik ciśnienia tkaniny zachował 81,3% pierwotnego wejścia po pięciu standardowych przemywach, co wskazuje na trwałość czujnika ciśnienia.
Ponadto wartości czułości oceniające wyniki napięcia i prądu dla 1/1, 2/2 i 3/3 dziania żebra wykazały czułość wysokiego napięcia 83 i 36 mV/n do 2/2 i 3/3 ciśnienia żebra. 3 czujniki wątku wykazały odpowiednio 245% i 50% wyższą czułość dla tych czujników ciśnienia, w porównaniu z czujnikiem ciśnienia ciśnienia 24 mV/N 1/1.
Ryż. 3. Rozszerzone zastosowanie czujnika ciśnienia pełnego ubrania. Przykład wkładu czujnika ciśnienia wykonanego z 2/2 tkaniny żebrowej wstawionej pod dwoma okrągłymi elektrodami w celu wykrycia przedniej części stopy (tuż poniżej palców) i ruchu pięty. B Schematyczne przedstawienie każdego etapu poszczególnych kroków w procesie chodzenia: lądowanie pięty, uziemienie, kontakt palca i podnoszenie nóg. Sygnały wyjściowe napięcia C w odpowiedzi na każdą część etapu chodu do analizy chodu i wzmocnionych sygnałów elektrycznych związanych z każdą fazą chodu. E Schemat pełnego czujnika ciśnienia tkanki z szeregiem do 12 prostokątnych komórek pikseli z przewodzącymi liniami wzorowanymi w celu wykrycia poszczególnych sygnałów z każdego piksela. f Mapa 3D sygnału elektrycznego generowanego przez naciskanie palca na każdy piksel. G Sygnał elektryczny jest wykrywany tylko w pikselu tłoczonym w palcu, a w innych pikselach nie generuje żaden sygnał boczny, potwierdzając, że nie ma przesłuchu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i in. (2022)
Podsumowując, badanie to pokazuje bardzo wrażliwy i do noszenia czujnika ciśnienia tkanki zawierający włókna piezoelektryczne nanowłókien PVDF. Wyprodukowane czujniki ciśnienia mają szeroki zakres sił wejściowych od 0,02 do 694 Newtonów.
Pięćdziesiąt dyszli zastosowano na jednej prototypowej elektrycznej maszynie spinningowej, a ciągłą matę nanowłókien wyprodukowano przy użyciu przenośnika wsadowego opartego na miedzianych prętach. Przy sprężystym kompresji wytwarzany tkanina 2/2 wątku do wątroby wykazywała wrażliwość 83 mV/N, która jest o około 245% wyższa niż tkanina HEM o długości 1/1.
Proponowane całkowicie tkane czujniki ciśnienia monitorują sygnały elektryczne, poddając je ruchom fizjologicznym, w tym skręcaniu, zginaniu, ściskanie, bieganie i chodzenie. Ponadto te wskaźniki ciśnienia tkaniny są porównywalne z tkaninami konwencjonalnymi pod względem trwałości, zachowując około 81,3% ich pierwotnej wydajności nawet po 5 standardowych przemywaniach. Ponadto produkowany czujnik tkanki jest skuteczny w systemie opieki zdrowotnej poprzez generowanie sygnałów elektrycznych na podstawie ciągłych segmentów chodzenia danej osoby.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR i in. (2022). Tkanina piezoelektryczna czujnik ciśnienia oparty na nanowłókien poliwinylidenu elektropdzeń winylidenu z 50 dyszami, w zależności od wzoru splotu. Elastyczna elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Oświadczenie: Wyrażone tutaj poglądy są poglądami autora w jego osobistym stanie i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy Azom.com Limited T/A Azonetwork, właściciela i operatora tej witryny. To zastrzeżenie jest częścią warunków korzystania z tej witryny.
Bhavna Kaveti jest pisarzem naukowym z Hyderabad w Indiach. Posiada MSC i MD z Vello Institute of Technology w Indiach. w chemii ekologicznej i leczniczej z University of Guanajuato w Meksyku. Jej prace badawcze są związane z rozwojem i syntezą bioaktywnych cząsteczek opartych na heterocyklach, a ona ma doświadczenie w syntezy wielu stopni i wieloskładników. Podczas swoich badań doktoranckich pracowała nad syntezą różnych powiązanych i połączonych cząsteczek peptydomimetycznych opartych na heterocyklach, które mają potencjał do dalszej funkcjonalizacji aktywności biologicznej. Pisząc rozprawy i dokumenty naukowe, badała swoją pasję do pisania naukowego i komunikacji.
Wnęka, Buffner. (11 sierpnia 2022). Pełny czujnik ciśnienia tkaniny zaprojektowany do monitorowania zdrowia do noszenia. Azonano. Pobrano 21 października 2022 r. Z https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Wnęka, Buffner. „Czujnik ciśnienia w całości tkanek zaprojektowany do monitorowania zdrowia w noszeniu”. Azonano.21 października 2022 r.21 października 2022 r.
Wnęka, Buffner. „Czujnik ciśnienia w całości tkanek zaprojektowany do monitorowania zdrowia w noszeniu”. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Od 21 października 2022 r.).
Wnęka, Buffner. 2022. Całkowity czujnik ciśnienia zaprojektowany do monitorowania zdrowia. Azonano, dostęp 21 października 2022 r., Https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
W tym wywiadzie Azonano rozmawia z profesorem André Nel o innowacyjnym badaniu, w które jest zaangażowany w to, że opisuje rozwój „szklanej bańki” nanokarniery, która może pomóc lekom wejść do komórek rakowych trzustki.
W tym wywiadzie Azonano rozmawia z królem UC Berkeleya Kong Lee o jego zdobywanej przez Nagrodę technologii Nagrody Nagrody Nagrody, optyczne pincety.
W tym wywiadzie rozmawiamy z technologią Skywater o stanie przemysłu półprzewodników, w jaki sposób nanotechnologia pomaga kształtować branżę i ich nowe partnerstwo.
INOVENO PE-550 to najlepiej sprzedająca się maszyna do elektroprzędzenia/natryskiwania do ciągłej produkcji nanowłókien.
Filmetrics R54 Zaawansowane narzędzie do mapowania oporności na arkusz dla waflów półprzewodników i kompozytowych.