Ми використовуємо файли cookie для покращення вашого досвіду. Продовжуючи переглядати цей сайт, ви погоджуєтесь з нашим використанням файлів cookie. Додаткова інформація.
Носильні датчики тиску можуть допомогти контролювати здоров'я людини та реалізувати взаємодію людини-комп'ютер. Триваються зусилля для створення датчиків тиску з універсальною конструкцією пристроїв та високою чутливістю до механічного напруження.
Дослідження: Текстильне п'єзоелектричний тиск залежного від картини залежного від текстильного тиску на основі нановолокна фтору з електросносним полівініліденом з 50 форсунками. Кредит на зображення: Африканська студія/shutterstock.com
Стаття, опублікована в журналі NPJ Гнучкі звіти про електроніку про виготовлення п'єзоелектричних перетворювачів тиску для тканин з використанням нитків поліетилентерефталату (ПЕТ) та фтору полівінілідену (PVDF). Продуктивність розвиненого датчика тиску стосовно вимірювання тиску на основі схеми переплетення демонструється в тканинній шкалі приблизно на 2 метри.
Результати показують, що чутливість датчика тиску, оптимізована за допомогою конструкції 2/2 канарної конструкції на 245% вище, ніж у конструкції 1/1. Крім того, для оцінки продуктивності оптимізованих тканин використовували різні входи, включаючи згинання, стискання, зморщується, скручування та різні людські рухи. У цій роботі датчик тиску на основі тканини з датчиком піксельного масиву демонструє стабільні перцептивні характеристики та високу чутливість.
Рис. 1. Підготовка ниток PVDF та багатофункціональні тканини. Діаграма процесу електроспіннінгу на 50-ніс, який використовується для виробництва вирівняних килимків нановолокна PVDF, де мідні стрижні розміщуються паралельно на конвеєрному поясі, а кроки повинні підготувати три плетені структури з чотиришарового монофіламентного нитки. B SEM -зображення та діаметр Розподіл вирівняних волокон PVDF. C SEM Зображення чотиришарової пряжі. d міцність на розрив і напружування при розриві чотиришійної пряжі як функція повороту. Е рентгенівська дифракційна схема чотирирусної пряжі, що показує наявність альфа-фаз. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Швидкий розвиток інтелектуальних роботів та носячих електронних пристроїв призвело до багатьох нових пристроїв на основі гнучких датчиків тиску, а їх застосування в електроніці, промисловості та медицині швидко розвивається.
П'єзоелектричність - це електричний заряд, що генерується на матеріалі, який піддається механічному напрузі. П'єзоелектричність в асиметричних матеріалах дозволяє лінійному оборотному залежності між механічним напруженням та електричним зарядом. Тому, коли шматок п'єзоелектричного матеріалу фізично деформується, створюється електричний заряд, і навпаки.
П'єзоелектричні пристрої можуть використовувати вільне механічне джерело, щоб забезпечити альтернативне джерело живлення для електронних компонентів, які споживають мало потужності. Тип матеріалу та структури пристрою є ключовими параметрами для виробництва сенсорних пристроїв на основі електромеханічної муфти. Окрім неорганічних матеріалів високої напруги, механічно гнучкі органічні матеріали також досліджені на носячих пристроях.
Полімери, що обробляються в нановолокон за допомогою методів електроспінінгу, широко використовуються як п'єзоелектричні пристрої для зберігання енергії. П'єзоелектричні полімерні нановолокна сприяють створенню конструкцій на основі тканини для носячих застосувань, забезпечуючи електромеханічне генерацію на основі механічної еластичності в різних середовищах.
З цією метою широко використовуються п'єзоелектричні полімери, включаючи PVDF та його похідні, які мають сильну п'єзоелектрику. Ці волокна PVDF намалюються і закриваються в тканини для п'єзоелектричних застосувань, включаючи датчики та генератори.
Малюнок 2. Великі тканини площі та їх фізичні властивості. Фотографія великого шаблону ребер 2/2 до 195 см х 50 см. B SEM -зображення 2/2 качка, що складається з однієї качка PVDF, переплетеного з двома домашніми основами. C Модуль і напруга при розриві в різних тканинах з 1/1, 2/2 та 3/3 краями качка. D - кут висячого, виміряний для тканини. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
У цій роботі генератори тканин на основі нановолокна PVDF нановолюшкові нановодниць побудовані за допомогою послідовного 50-струменевого процесу електроспінінгу, де використання 50 форсунок полегшує виробництво килимів нановолокна за допомогою обертового ременя конвеєра. Створюються різні структури плетіння за допомогою ПЕТ -пряжі, включаючи 1/1 (звичайні), 2/2 та 3/3 качки.
Попередня робота повідомила про використання міді для вирівнювання волокон у вигляді вирівняних мідних проводів на барабанах збору волокон. Однак нинішня робота складається з паралельних мідних стрижнів, розташованих на 1,5 см на поясі конвеєра, щоб допомогти вирівняти спінерети на основі електростатичних взаємодій між вхідними зарядженими волокнами та зарядами на поверхні волокон, прикріплених до мідного волокна.
На відміну від раніше описаних ємнісних або п'єзорезистивних датчиків, датчик тиску тканини, запропонований у цій роботі, відповідає на широкий діапазон сил введення від 0,02 до 694 Ньютон. Крім того, запропонований датчик тиску тканини зберіг 81,3% від його початкового входу після п'яти стандартних промивань, що вказує на довговічність датчика тиску.
Крім того, значення чутливості, що оцінюють напругу та результати струму для 1/1, 2/2 та 3/3 в’язання ребер, показали чутливість високої напруги 83 та 36 мВ/п до 2/2 та 3/3 тиску ребер. 3 Датчики качка продемонстрували 245% та 50% більш високу чутливість до цих датчиків тиску відповідно, порівняно з датчиком тиску 24 мВ/Н.
Рис. 3. Розширене застосування датчика тиску з повномасштабним тиском. Приклад датчика тиску устілки, виготовлений з ребристої тканини 2/2 качки, вставленої під два круглих електродів для виявлення передніх ніг (трохи нижче пальців ніг) та руху на підборах. B Схематичне зображення кожного етапу окремих кроків у процесі ходьби: посадка на підборах, заземлення, контакт на ногах та підйом ноги. Сигнали вихідного напруги C у відповідь на кожну частину кроку ходи для аналізу ходи та D ампліфіковані електричні сигнали, пов'язані з кожною фазою ходи. E Схема датчика тиску повного тканини з масивом до 12 прямокутних піксельних клітин з електропровідними лініями, візерунковими для виявлення окремих сигналів з кожного пікселя. f 3D -карта електричного сигналу, що генерується натисканням пальця на кожному пікселі. G Електричний сигнал виявлений лише в пікселі, що виживало пальцем, і в інших пікселях не генерується бічний сигнал, що підтверджує, що немає переговорів. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
На закінчення, це дослідження демонструє дуже чутливий та носячий датчик тиску тканини, що включає п'єзоелектричні нитки PVDF Nanofiber. Виготовлені датчики тиску мають широкий спектр сил вхідних від 0,02 до 694 Ньютон.
П'ятдесят форсунок використовувались на одній прототипній електричній прядильній машині, а безперервний килимок нановолокна виготовляли за допомогою пакетного конвеєра на основі мідних стрижнів. Під час переривчастого стиснення вироблена тканина 2/2 качки виявила чутливість 83 мВ/п, що приблизно на 245% вище, ніж тканина з качки.
Запропоновані загальновицені датчики тиску контролюють електричні сигнали, піддаючи їх фізіологічним рухам, включаючи скручування, згинання, стискання, біг та ходьбу. Крім того, ці вимірювання тиску тканини порівнянні зі звичайними тканинами з точки зору довговічності, зберігаючи приблизно 81,3% від їх початкового виходу навіть після 5 стандартних промивань. Крім того, виготовлений датчик тканини ефективний у системі охорони здоров’я, генеруючи електричні сигнали на основі безперервних сегментів ходьби людини.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR та ін. (2022). Тканинний п'єзоелектричний датчик тиску на основі нановолокна фтору з електросносним полівініліденом з 50 форсунками, залежно від схеми переплетення. Гнучка електроніка NPJ. https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6.
Відмова: Погляди, висловлені тут, є поглядами автора в його особистих можливостях і не обов'язково відображають погляди Azom.com Limited T/A Azonetwork, власника та оператора цього веб -сайту. Ця відмова від відповідальності є частиною умов використання цього веб -сайту.
Бхавна Каветі - науковий письменник з Хайдерабаду, Індія. Вона займає магістратуру та доктор медичних наук з Веллового технологічного інституту, Індія. з органічної та лікарської хімії з Університету Гуанаадато, Мексика. Її дослідницька робота пов'язана з розвитком та синтезом біоактивних молекул на основі гетероциклів, і вона має досвід багатоетапного та багатокомпонентного синтезу. Під час докторських досліджень вона працювала над синтезом різних пов'язаних гетероциклів та зрощених пептидоміметичних молекул, які, як очікується, матимуть потенціал для подальшої функціоналізації біологічної активності. Під час написання дисертацій та науково -дослідних робіт вона досліджувала свою пристрасть до наукового письма та спілкування.
Порожнина, Баффнер. (11 серпня 2022 р.). Повний датчик тиску тканини, призначений для носячого моніторингу здоров'я. Азонано. Отримано 21 жовтня 2022 року з https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Порожнина, Баффнер. "Датчик тиску в повному обсязі, призначений для носячого моніторингу здоров'я". Азонано.21 жовтня 2022 року.21 жовтня 2022 року.
Порожнина, Баффнер. "Датчик тиску в повному обсязі, призначений для носячого моніторингу здоров'я". Азонано. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Станом на 21 жовтня 2022 р.).
Порожнина, Баффнер. 2022. Датчик тиску на всю тканину, призначений для носячого моніторингу здоров'я. Azonano, доступ до 21 жовтня 2022 року, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
У цьому інтерв'ю Azonano розмовляє з професором Андре Нель про інноваційне дослідження, в якому він бере участь, яке описує розвиток наноносій "скляної бульбашки", який може допомогти наркотиками вступити в рак -клітини підшлункової залози.
У цьому інтерв'ю Азонано спілкується з королем Конг Лі УК Берклі про свою технологію Нобелівської премії, оптичні пінцери.
У цьому інтерв'ю ми розмовляємо з Skywater Technology про стан напівпровідникової галузі, як нанотехнологія допомагає формувати галузь та їх нове партнерство.
Inoveno PE-550-це найбільш продавана машина для електроспінінгу/розпилення для безперервного виробництва нановолокна.
Filmetrics R54 Розширений інструмент картографування аркушів для напівпровідникових та композитних вафель.