Ми використовуємо файли cookie, щоб покращити ваш досвід.Продовжуючи перегляд цього сайту, ви погоджуєтесь на використання файлів cookie.Додаткова інформація.
Носимі датчики тиску можуть допомогти стежити за здоров’ям людини та реалізувати взаємодію людини з комп’ютером.Тривають роботи по створенню датчиків тиску з універсальною конструкцією пристрою і високою чутливістю до механічних впливів.
Дослідження: Текстильний п’єзоелектричний перетворювач тиску на основі полівініліденфторидних нановолокон електроволокна з 50 соплами, що залежить від структури плетіння.Автор зображення: African Studio/Shutterstock.com
Стаття, опублікована в журналі npj Flexible Electronics, повідомляє про виготовлення п’єзоелектричних перетворювачів тиску для тканин з використанням нитки основи з поліетилентерефталату (PET) і нитки качка з полівініліденфториду (PVDF).Продуктивність розробленого датчика тиску по відношенню до вимірювання тиску на основі візерунка переплетення демонструється на шкалі тканини приблизно 2 метри.
Результати показують, що чутливість датчика тиску, оптимізованого за допомогою дизайну 2/2, на 245% вища, ніж у конструкції 1/1.Крім того, різні вхідні дані використовувалися для оцінки ефективності оптимізованих тканин, включаючи згинання, стискання, складки, скручування та різні рухи людини.У цій роботі тканинний датчик тиску з матрицею сенсорних пікселів демонструє стабільні характеристики сприйняття та високу чутливість.
Рис.1. Підготовка ниток ПВДФ і багатофункціональних тканин.Діаграма процесу електропрядіння з 50 соплами, який використовується для виробництва вирівняних матів з нановолокон PVDF, де мідні стрижні розміщуються паралельно на конвеєрній стрічці, а етапи полягають у підготовці трьох плетених структур із чотирьохшарових монониток.b SEM зображення та розподіл діаметрів вирівняних волокон PVDF.c SEM зображення чотиришарової пряжі.d Міцність на розрив і деформація при розриві чотиришарової пряжі як функція кручення.e Рентгенівська дифракційна картина чотиришарової пряжі, яка показує наявність альфа- та бета-фаз.© Кім Д. Б., Хан Дж., Сун С. М., Кім М. С., Чой Б. К., Парк С. Дж., Хонг Х. Р. та ін.(2022)
Стрімкий розвиток інтелектуальних роботів і носимих електронних пристроїв породив багато нових пристроїв на основі гнучких датчиків тиску, і їх застосування в електроніці, промисловості та медицині швидко розвивається.
П'єзоелектрика - це електричний заряд, який утворюється на матеріалі, який піддається механічному впливу.П’єзоелектрика в асиметричних матеріалах допускає лінійну оборотну залежність між механічною напругою 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 енергії.Тип матеріалу і структура пристрою є основними параметрами для виробництва сенсорних пристроїв на основі електромеханічного зчеплення.На додаток до неорганічних матеріалів високої напруги, механічно гнучкі органічні матеріали також були досліджені в носимих пристроях.
Полімери, перероблені в нановолокна методами електроформування, широко використовуються як п'єзоелектричні накопичувачі енергії.П’єзоелектричні полімерні нановолокна полегшують створення конструкцій на основі тканини для носіїв, забезпечуючи електромеханічну генерацію на основі механічної еластичності в різноманітних середовищах.
Для цього широко використовуються п'єзоелектричні полімери, в тому числі PVDF і його похідні, які мають сильну п'єзоелектрику.Ці волокна PVDF витягуються та прядуться в тканини для п’єзоелектричних застосувань, включаючи датчики та генератори.
Малюнок 2. Тканини великої площі та їхні фізичні властивості.Фотографія великого візерунка ребра 2/2 розміром до 195 см x 50 см.b SEM зображення візерунка качка 2/2, що складається з одного качка PVDF із двома основами PET.c Модуль і деформація при розриві в різних тканинах з 1/1, 2/2 і 3/3 краями піткання.d — кут висіння, виміряний для тканини.© Кім Д. Б., Хан Дж., Сун С. М., Кім М. С., Чой Б. К., Парк С. Дж., Хонг Х. Р. та ін.(2022)
У цій роботі генератори тканини на основі нановолоконних ниток ПВДФ побудовані з використанням послідовного 50-струменевого процесу електропрядіння, де використання 50 сопел полегшує виробництво нановолоконних матів за допомогою стрічкового конвеєра, що обертається.З використанням ПЕТ пряжі створюються різні структури переплетення, включаючи 1/1 (просте), 2/2 і 3/3 ребра качка.
У попередній роботі повідомлялося про використання міді для вирівнювання волокна у формі вирівняних мідних проводів на барабанах для збору волокна.Однак поточна робота складається з паралельних мідних стрижнів, розташованих на відстані 1,5 см один від одного на конвеєрній стрічці, щоб допомогти вирівняти фільєри на основі електростатичної взаємодії 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 статті, реагує на широкий діапазон вхідних сил від 0,02 до 694 Ньютонів.Крім того, запропонований датчик тиску тканини зберіг 81,3% початкового вмісту після п’яти стандартних прань, що вказує на довговічність датчика тиску.
Крім того, значення чутливості, що оцінюють результати напруги та струму для в’язання 1/1, 2/2 і 3/3 ребер, показали високу чутливість до напруги 83 і 36 мВ/Н до тиску 2/2 і 3/3 ребер.3 датчики утоку продемонстрували на 245% і 50% вищу чутливість для цих датчиків тиску відповідно порівняно з датчиком тиску утоку 24 мВ/Н 1/1.
Рис.3. Розширене застосування датчика тиску повної тканини.a Приклад датчика тиску устілки, виготовленого з ребристої тканини 2/2 утка, вставленої під двома круглими електродами для виявлення руху передньої частини стопи (трохи нижче пальців) і руху п’яти.b Схематичне зображення кожного етапу окремих кроків у процесі ходьби: приземлення на п’яту, зупинка на землі, торкання до пальців ніг і підняття ноги.c Вихідні сигнали напруги у відповідь на кожну частину кроку ходи для аналізу ходи та d Посилені електричні сигнали, пов’язані з кожною фазою ходи.e Схема повного датчика тиску тканини з масивом до 12 прямокутних піксельних комірок із провідними лініями, створеними для виявлення окремих сигналів від кожного пікселя.f Тривимірна карта електричного сигналу, що створюється натисканням пальця на кожен піксель.g Електричний сигнал виявляється лише в пікселі, натиснутому пальцем, а в інших пікселях побічний сигнал не генерується, що підтверджує відсутність перехресних перешкод.© Кім Д. Б., Хан Дж., Сун С. М., Кім М. С., Чой Б. К., Парк С. Дж., Хонг Х. Р. та ін.(2022)
На завершення це дослідження демонструє високочутливий датчик тиску тканини, який можна носити, що містить п’єзоелектричні нитки з нановолокна PVDF.Датчики тиску, що випускаються, мають широкий діапазон вхідних зусиль від 0,02 до 694 Ньютон.
На одному прототипі електричної прядильної машини було використано 50 насадок, а безперервний мат з нановолокон був виготовлений за допомогою періодичного конвеєра на основі мідних стрижнів.Під час періодичного стиснення виготовлена ​​тканина з уточним краєм 2/2 показала чутливість 83 мВ/Н, що приблизно на 245% вище, ніж утка 1/1.
Запропоновані суцільноткані датчики тиску контролюють електричні сигнали, піддаючи їх фізіологічним рухам, включаючи скручування, згинання, стискання, біг і ходьбу.Крім того, ці манометри для тканини можна порівняти зі звичайними тканинами з точки зору довговічності, зберігаючи приблизно 81,3% вихідного ресурсу навіть після 5 стандартних прань.Крім того, виготовлений тканинний датчик ефективний у системі охорони здоров’я, генеруючи електричні сигнали на основі безперервних сегментів ходьби людини.
Кім Д.Б., Хан Дж., Сун С.М., Кім М.С., Чой Б.К., Парк С.Дж., Хонг Х.Р. та ін.(2022).Тканинний п'єзоелектричний датчик тиску на основі електропрядених полівініліденфторидних нановолокон з 50 насадками в залежності від малюнка переплетення.Гнучка електроніка npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Відмова від відповідальності: думки, висловлені тут, належать автору в його особистій якості та 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 – наукова письменниця з Хайдарабаду, Індія.Вона має ступінь магістра та доктора медицини в Технологічному інституті Веллор, Індія.з органічної та медичної хімії в Університеті Гуанахуато, Мексика.Її дослідницька робота пов’язана з розробкою та синтезом біоактивних молекул на основі гетероциклів, і вона має досвід багатоетапного та багатокомпонентного синтезу.Під час свого докторського дослідження вона працювала над синтезом різних зв’язаних і злитих пептидоміметичних молекул на основі гетероциклів, які, як очікується, можуть мати потенціал для подальшої функціональності біологічної активності.Під час написання дисертацій та наукових статей вона досліджувала свою пристрасть до наукового письма та спілкування.
Порожнина, Бафнер.(11 серпня 2022 р.).Повний датчик тиску тканини, призначений для моніторингу стану здоров'я носіння.AZonano.Отримано 21 жовтня 2022 року з https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Порожнина, Бафнер.«Датчик тиску в усіх тканинах, призначений для моніторингу здоров’я переносного пристрою».AZonano.21 жовтня 2022 р.21 жовтня 2022 р.
Порожнина, Бафнер.«Датчик тиску в усіх тканинах, призначений для моніторингу здоров’я переносного пристрою».AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Станом на 21.10.2022).
Порожнина, Буфнер.2022. Повністю тканинний датчик тиску, призначений для моніторингу стану здоров’я носіння.AZoNano, доступ 21 жовтня 2022 р., https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
У цьому інтерв’ю AZoNano розмовляє з професором Андре Нелем про інноваційне дослідження, в якому він бере участь, яке описує розробку наноносія «скляної бульбашки», який може допомогти лікам проникнути в клітини раку підшлункової залози.
У цьому інтерв’ю AZoNano розмовляє з Кінг Конгом Лі з Каліфорнійського університету в Берклі про його технологію, яка отримала Нобелівську премію, оптичний пінцет.
У цьому інтерв’ю ми розмовляємо зі SkyWater Technology про стан напівпровідникової промисловості, про те, як нанотехнології допомагають формувати галузь, і про їх нове партнерство.
Inoveno PE-550 є найбільш продаваною електропрядильною/напилювальною машиною для безперервного виробництва нановолокна.
Filmetrics R54 Удосконалений інструмент для картографування опору пластин для напівпровідникових і композитних пластин.