Мы используем куки для улучшения вашего опыта. Продолжая просматривать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie. Дополнительная информация.
Носимые датчики давления могут помочь контролировать здоровье человека и реализовать взаимодействие человека с компьютером. Продолжаются усилия по созданию датчиков давления с универсальной конструкцией устройства и высокой чувствительностью к механическому напряжению.
Исследование: Перелет, зависящий от рисунка, Текстильный пьезоэлектрический датчик давления на основе электроформованных поливинилиденновых нановолокнов с 50 соплами. ИЗОБРАЖЕНИЕ: Африканская студия/shutterstock.com
Статья, опубликованная в журнале NPJ Гибкой электроники, о изготовлении пьезоэлектрических преобразователей давления для тканей с использованием полиэтилентерефталатных (ПЭТ) деформационных пряжи и плотных пряжи поливинилидента (PVDF). Производительность развитого датчика давления по отношению к измерению давления на основе рисунка переплетения демонстрируется на тканевой шкале приблизительно 2 метра.
Результаты показывают, что чувствительность датчика давления, оптимизированного с использованием конструкции Canard 2/2, на 245% выше, чем у 1/1 конструкции Canard. Кроме того, различные входы были использованы для оценки производительности оптимизированных тканей, включая сгибание, сжимание, морщины, скручивание и различные человеческие движения. В этой работе у датчика давления на основе ткани с датчиком пиксельным массивом демонстрируется стабильные характеристики восприятия и высокую чувствительность.
Рис. 1. Подготовка потоков PVDF и многофункциональных тканей. Диаграмма процесса электроспиннинга 50-номею, используемой для получения выровненных матов нановолокна PVDF, где медные стержни помещаются в параллельно на конвейерной ленте, а ступени-это приготовление трех плетеных структур из четырехслойных монофиламентов. B SEM изображение и распределение диаметра выровненных волокон PVDF. C SEM Изображение четырехслойной пряжи. D Прочность на растяжение и напряжение при разрыве четырехслойной пряжи в зависимости от поворота. e рентгеновская дифракционная картина четырехслойной пряжи, показывающая наличие альфа и бета-фазы. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Быстрая разработка интеллектуальных роботов и носимых электронных устройств привела к тому, что многие новые устройства на основе гибких датчиков давления, и их применение в области электроники, промышленности и медицины быстро развивается.
Пьезоэлектричество - это электрический заряд, генерируемый на материале, который подвергается механическому напряжению. Пьезоэлектричество в асимметричных материалах обеспечивает линейную обратимую связь между механическим напряжением и электрическим зарядом. Следовательно, когда кусок пьезоэлектрического материала физически деформируется, создается электрический заряд и наоборот.
Пьезоэлектрические устройства могут использовать бесплатный механический источник, чтобы обеспечить альтернативный источник питания для электронных компонентов, которые потребляют небольшую мощность. Тип материала и структуры устройства являются ключевыми параметрами для производства сенсорных устройств на основе электромеханической связи. В дополнение к неорганическим материалам высокого напряжения, на носимых устройствах также изучались механически гибкие органические материалы.
Полимеры, обрабатываемые в нановолокон методами электроспиннинга, широко используются в качестве устройств хранения пьезоэлектрической энергии. Пьезоэлектрические полимерные нановолокны облегчают создание конструктивных конструкций на основе ткани для носимых применений, предоставляя электромеханическую генерацию на основе механической эластичности в различных средах.
Для этой цели широко используются пьезоэлектрические полимеры, включая PVDF и его производные, которые имеют сильную пьезоэлектричество. Эти волокна PVDF притягиваются и развернуты в ткани для пьезоэлектрических применений, включая датчики и генераторы.
Рисунок 2. Ткани большой площади и их физические свойства. Фотография большого рисунка 2/2 утка до 195 см х 50 см. B SEM Изображение схемы утка 2/2, состоящего из одного утечка PVDF с двумя базами для домашних животных. C Модуль и деформация при разрыве в различных тканях с краями утка 1/1, 2/2 и 3/3. D - угол подвеса, измеренный для ткани. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
В настоящей работе генераторы тканей, основанные на филаментах PVDF нановолокно, строится с использованием последовательного процесса электроспиннинга 50-джечного электроспинга, где использование 50 форсунок облегчает производство нановолокновых ковриков с использованием конвейерного лента вращающихся ремней. Различные структуры переплетения создаются с использованием печенцев, в том числе 1/1 (обычная), 2/2 и 3/3 утерных ребер.
Предыдущая работа сообщала о использовании меди для выравнивания волокна в виде выровненных медных проводов на барабанах для сбора волокон. Тем не менее, текущая работа состоит из параллельных медных стержней, расположенных на расстоянии 1,5 см друг от друга на конвейерной ленте, чтобы помочь выровнять спиннеры на основе электростатических взаимодействий между входящими заряженными волокнами и зарядами на поверхности волокон, прикрепленных к медному волокну.
В отличие от ранее описанных емкостных или пьезорезистивных датчиков, датчик давления ткани, предложенный в этой статье, реагирует на широкий диапазон входных сил от 0,02 до 694 ньютонов. Кроме того, предложенный датчик давления ткани сохранил 81,3% от исходного входа после пяти стандартных промывок, что указывает на долговечность датчика давления.
Кроме того, значения чувствительности, оценивающие напряжение и результаты тока для вязания 1/1, 2/2 и 3/3, показали высокую чувствительность напряжения 83 и 36 мВ/N до 2/2 и 3/3 давления ребра. 3 датчики утка продемонстрировали 245% и 50% более высокую чувствительность для этих датчиков давления, соответственно, по сравнению с датчиком давления 24 мВ/N 1/1.
Рис. 3. Расширенное применение датчика давления в полной кладке. Пример датчика давления стельки, изготовленного из 2/2 плотной ребристой ткани, вставленной под двумя круглыми электродами для обнаружения стопы (чуть ниже пальцев ног) и движения каблука. B Схематическое представление каждой стадии отдельных шагов в процессе ходьбы: посадка на каблук, заземление, контакт с ног и подъем ног. C Выходные сигналы напряжения в ответ на каждую часть стадии походки для анализа походки и D -усиленных электрических сигналов, связанных с каждой фазой походки. E схема полного датчика давления ткани с массивом до 12 прямоугольных пиксельных клеток с проводящими линиями, созданными для обнаружения отдельных сигналов из каждого пикселя. f 3D -карта электрического сигнала, генерируемого путем нажатия пальца на каждом пикселе. g Электрический сигнал обнаруживается только в пикселе с отдачей пальца, и в других пикселях не генерируется боковой сигнал, подтверждая, что нет перекрестных помех. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
В заключение, это исследование демонстрирует высокочувствительный и носимый датчик давления ткани, включающий пьезоофильные пьезоофильные нановолокнистые нити. Изготовленные датчики давления имеют широкий спектр входных сил от 0,02 до 694 ньютонов.
Пятьдесят форсунок были использованы на одном прототипе электрической прядильной машины, а непрерывный коврик из нановолокон был произведен с использованием партийного конвейера на основе медных стержней. При прерывистой сжатии изготовленная ткань 2/2 утф -хеды показала чувствительность 83 мВ/н, что примерно на 245% выше, чем ткань 1/1.
Предлагаемые датчики давления все ткаканистые давления контролируют электрические сигналы, подвергая их физиологическим движениям, включая скручивание, изгиб, сжимание, бег и ходьба. Кроме того, эти давления ткани сопоставимы с обычными тканями с точки зрения долговечности, сохраняя приблизительно 81,3% от их первоначального выхода даже после 5 стандартных промывок. Кроме того, производимый датчик ткани эффективен в системе здравоохранения путем генерации электрических сигналов на основе непрерывных сегментов ходьбы человека.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Ткань пьезоэлектрического давления датчика на основе электроформованных поливинилиденновых нановолокнов с 50 форсунками, в зависимости от рисунка переплетения. Гибкая электроника NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, относятся к автору в его личном качестве и не обязательно отражают взгляды Azom.com Limited T/A Azonetwork, владельца и оператора этого веб -сайта. Этот отказ от ответственности является частью условий использования этого веб -сайта.
Бхавна Кавети - научный писатель из Хайдарабада, Индия. Она имеет MSC и MD из Технологического института Веллоре, Индия. по органической и лекарственной химии в Университете Гуанахуато, Мексика. Ее исследовательская работа связана с разработкой и синтезом биологически активных молекул на основе гетероциклов, и она имеет опыт работы в многостастном и многокомпонентном синтезе. Во время своего докторского исследования она работала над синтезом различных гетероциклевых связанных и слитых пептидомиметических молекул, которые, как ожидается, могут потенциально способствовать дальнейшей функционализации биологической активности. При написании диссертаций и исследовательских работ она исследовала свою страсть к научному письму и общению.
Полость, Баффнер. (11 августа 2022 г.). Полный датчик давления ткани, разработанный для мониторинга носимых здоровья. Азонано. Получено 21 октября 2022 года с https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Полость, Баффнер. «Датчик давления в целом, предназначенный для мониторинга носимого здоровья». Азонано.21 октября 2022 года.21 октября 2022 года.
Полость, Баффнер. «Датчик давления в целом, предназначенный для мониторинга носимого здоровья». Азонано. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (По состоянию на 21 октября 2022 г.).
Полость, Баффнер. 2022. Датчик давления в целом, предназначенный для мониторинга здоровья. Азонано, доступ к 21 октября 2022 года, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
В этом интервью Азонано беседует с профессором Андре Нелом о инновационном исследовании, в котором он участвует, в котором описывается развитие наноносителя «стеклянного пузыря», которое может помочь лекарствам войти в раковые клетки поджелудочной железы.
В этом интервью Азонано разговаривает с Кинг Конгом Ли из Калифорнийского университета в Беркли о своей технологии, получившей Нобелевскую премию «Оптические пинцеты».
В этом интервью мы говорим с Skywater Technology о современной индустрии полупроводников, как нанотехнология помогает формировать отрасль и их новое партнерство.
Inoveno PE-550-самая продаваемая электроспиннинговая/распылительная машина для непрерывного производства нановолокна.
Filmetrics R54 Усовершенствованный инструмент сопоставления листовой сопротивления для полупроводниковых и композитных пластин.