Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din. Ved å fortsette å bla gjennom dette nettstedet, samtykker du til vår bruk av informasjonskapsler. Ytterligere informasjon.
Bærbare trykksensorer kan bidra til å overvåke menneskers helse og realisere interaksjon mellom mennesker og datamaskiner. Det pågår innsats for å lage trykksensorer med en universell enhetsdesign og høy følsomhet for mekanisk stress.
Studie: Vevemønsteravhengig tekstilpiezoelektrisk trykkomformer basert på elektrospun polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser. Bildekreditt: African Studio/Shutterstock.com
En artikkel publisert i tidsskriftet NPJ Fleksible elektronikkrapporter om fremstilling av piezoelektriske trykkomformer for stoffer ved bruk av polyetylen -tereftalat (PET) varp garn og polyvinylidenfluorid (PVDF) veft garn. Ytelsen til den utviklede trykksensoren i forhold til trykkmåling basert på vevemønsteret demonstreres på en tøyskala på omtrent 2 meter.
Resultatene viser at følsomheten til en trykksensor optimalisert ved bruk av 2/2 canard -design er 245% høyere enn for 1/1 canard -designet. I tillegg ble forskjellige innganger brukt til å evaluere ytelsen til de optimaliserte stoffene, inkludert fleksjon, klemme, rynking, vri og forskjellige menneskelige bevegelser. I dette arbeidet viser en vevsbasert trykksensor med en sensorpiksel-matrise stabile perseptuelle egenskaper og høy følsomhet.
Ris. 1. Forberedelse av PVDF -tråder og multifunksjonelle stoffer. Et diagram over en 50-dyser elektrospinningsprosess som ble brukt til å produsere justerte matter av PVDF-nanofibre, der kobberstenger er plassert parallelt på et transportbånd, og trinnene er å tilberede tre flettede strukturer fra fire-lags monofilament filamenter. B SEM -bilde og diameterfordeling av justerte PVDF -fibre. C SEM-bilde av et fire-lags garn. d strekkfasthet og belastning ved brudd på et firelags garn som en funksjon av vri. e røntgendiffraksjonsmønster av et firelags garn som viser tilstedeværelsen av alfa- og beta-faser. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Den raske utviklingen av intelligente roboter og bærbare elektroniske enheter har gitt opphav til mange nye enheter basert på fleksible trykksensorer, og deres anvendelser innen elektronikk, industri og medisin utvikler seg raskt.
Piezoelektrisitet er en elektrisk ladning generert på et materiale som blir utsatt for mekanisk stress. Piezoelektrisitet i asymmetriske materialer muliggjør et lineært reversibelt forhold mellom mekanisk stress og elektrisk ladning. Derfor, når et stykke piezoelektrisk materiale er fysisk deformert, opprettes en elektrisk ladning og omvendt.
Piezoelektriske enheter kan bruke en gratis mekanisk kilde for å gi en alternativ strømkilde for elektroniske komponenter som bruker liten kraft. Type materiale og struktur på enheten er nøkkelparametere for produksjon av berøringsenheter basert på elektromekanisk kobling. I tillegg til uorganiske materialer med høy spenning, har mekanisk fleksible organiske materialer også blitt undersøkt på bærbare enheter.
Polymerer behandlet til nanofibre ved elektrospinnemetoder brukes mye som piezoelektriske energilagringsenheter. Piezoelektriske polymer-nanofibre letter etableringen av stoffbaserte designstrukturer for bærbare anvendelser ved å tilby elektromekanisk generering basert på mekanisk elastisitet i en rekke miljøer.
For dette formålet er piezoelektriske polymerer mye brukt, inkludert PVDF og dets derivater, som har sterk piezoelektrisitet. Disse PVDF -fibrene er tegnet og spunnet til stoffer for piezoelektriske applikasjoner inkludert sensorer og generatorer.
Figur 2.. Store områvev og deres fysiske egenskaper. Fotografi av et stort 2/2 Weft -ribbeina opp til 195 cm x 50 cm. B SEM -bilde av et 2/2 WEFT -mønster bestående av en PVDF -veft sammenflettet med to PET -baser. C -modul og belastning ved pause i forskjellige stoffer med 1/1, 2/2 og 3/3 veftkanter. D er den hengende vinkelen målt for stoffet. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
I det nåværende arbeidet konstrueres stoffgeneratorer basert på PVDF nanofiber filamenter ved hjelp av en sekvensiell 50-jet elektrospinningsprosess, hvor bruken av 50 dyser letter produksjonen av nanofibermatter ved bruk av et roterende belte transportørbelt. Ulike vevstrukturer opprettes ved hjelp av PET -garn, inkludert 1/1 (vanlig), 2/2 og 3/3 veftribber.
Tidligere arbeid har rapportert om bruk av kobber for fiberjustering i form av justerte kobberledninger på fibersamlingstrommer. Imidlertid består det nåværende arbeidet av parallelle kobberstenger med 1,5 cm fra hverandre på et transportbånd for å hjelpe til med å justere spinnerettene basert på elektrostatiske interaksjoner mellom innkommende ladede fibre og ladninger på overflaten av fibrene festet til kobberfiberen.
I motsetning til tidligere beskrevet kapasitive eller piezoresistive sensorer, reagerer vevstrykksensoren som er foreslått i denne artikkelen på et bredt spekter av inngangskrefter fra 0,02 til 694 Newtons. I tillegg beholdt den foreslåtte stofftrykkssensoren 81,3% av den opprinnelige inngangen etter fem standardvasker, noe som indikerer holdbarheten til trykksensoren.
I tillegg viste følsomhetsverdier som evaluerer spenning og strømresultater for 1/1, 2/2 og 3/3 rib -strikking høy spenningsfølsomhet på 83 og 36 mV/N til 2/2 og 3/3 ribbeina. 3 WEFT -sensorer demonstrerte henholdsvis 245% og 50% høyere følsomhet for disse trykksensorene, sammenlignet med 24 mV/N WEFT -trykksensoren 1/1.
Ris. 3. Utvidet påføring av fullkledde trykksensor. Et eksempel på en innersålstrykksensor laget av 2/2 WEFT -ribbet stoff satt inn under to sirkulære elektroder for å oppdage forfoten (rett under tærne) og hælbevegelse. B Skjematisk representasjon av hvert trinn i de individuelle trinnene i gangprosessen: hællanding, jording, tåkontakt og benløft. C Spenningsutgangssignaler som svar på hver del av gangtrinnet for ganganalyse og D forsterket elektriske signaler assosiert med hver fase av gangarten. E skjematisk av en full vevstrykksensor med en rekke opptil 12 rektangulære pikselceller med ledende linjer mønstret for å oppdage individuelle signaler fra hver piksel. F Et 3D -kart over det elektriske signalet generert ved å trykke en finger på hver piksel. G Et elektrisk signal blir bare påvist i den fingerpressede piksel, og ingen sidesignal genereres i andre piksler, noe som bekrefter at det ikke er noen kryss. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Avslutningsvis demonstrerer denne studien en svært følsom og bærbar vevstrykksensor som inkluderer PVDF nanofiber piezoelektriske filamenter. Produserte trykksensorer har et bredt spekter av inngangskrefter fra 0,02 til 694 Newtons.
Femti dyser ble brukt på en prototype elektrisk spinnmaskin, og en kontinuerlig matte av nanofibre ble produsert ved bruk av en batch transportør basert på kobberstenger. Under intermitterende komprimering viste det produserte 2/2 Weft HEM -stoffet en følsomhet på 83 mV/N, som er omtrent 245% høyere enn 1/1 WEFT HEM -stoff.
De foreslåtte altvevde trykksensorene overvåker elektriske signaler ved å utsette dem for fysiologiske bevegelser, inkludert vridning, bøyning, klemmer, løping og turgåing. I tillegg er disse stofftrykksmålere sammenlignbare med konvensjonelle stoffer når det gjelder holdbarhet, og beholder omtrent 81,3% av det opprinnelige utbyttet selv etter 5 standardvasker. I tillegg er den produserte vevssensoren effektiv i helsevesenet ved å generere elektriske signaler basert på kontinuerlige segmenter av en persons turgåing.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Stoffpiezoelektrisk trykksensor basert på elektrospun polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser, avhengig av vevemønsteret. Fleksibel elektronikk NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Ansvarsfraskrivelse: Synspunktene som er uttrykt her er forfatteren i hans personlige kapasitet og gjenspeiler ikke nødvendigvis synspunktene fra AZOM.com Limited T/A Azonetwork, eieren og operatøren på dette nettstedet. Denne ansvarsfraskrivelsen er en del av vilkårene for bruk av dette nettstedet.
Bhavna Kaveti er en vitenskapsforfatter fra Hyderabad, India. Hun har MSc og MD fra Vellore Institute of Technology, India. i organisk og medisinsk kjemi fra University of Guanajuato, Mexico. Forskningsarbeidet hennes er relatert til utviklingen og syntesen av bioaktive molekyler basert på heterocykler, og hun har erfaring i flertrinns og multikomponentsyntese. Under doktorgradsforskningen jobbet hun med syntesen av forskjellige heterosyklusbaserte bundne og smeltede peptidomimetiske molekyler som forventes å ha potensial til å funksjonalisere biologisk aktivitet ytterligere. Mens hun skrev avhandlinger og forskningsartikler, utforsket hun sin lidenskap for vitenskapelig skriving og kommunikasjon.
Hulrom, buffner. (11. august 2022). Full stofftrykkssensor designet for bærbar helseovervåking. Azonano. Hentet 21. oktober 2022 fra https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Hulrom, buffner. “En trykktrykkssensor med alt vev designet for bærbar helseovervåking”. Azonano.21. oktober 2022.21. oktober 2022.
Hulrom, buffner. “En trykktrykkssensor med alt vev designet for bærbar helseovervåking”. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Fra 21. oktober 2022).
Hulrom, buffner. 2022. All-klut-trykksensor designet for bærbar helseovervåking. Azonano, åpnet 21. oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
I dette intervjuet snakker Azonano med professor André Nel om en innovativ studie han er involvert i som beskriver utviklingen av en "glassboble" nanocarrier som kan hjelpe medisiner med å komme inn i kreftceller i bukspyttkjertelen.
I dette intervjuet snakker Azonano med UC Berkeleys kong Kong Lee om sin nobelprisvinnende teknologi, optiske pinsett.
I dette intervjuet snakker vi med Skywater Technology om tilstanden i halvlederindustrien, hvordan nanoteknologi er med på å forme industrien og deres nye partnerskap.
Inoveno PE-550 er den mest solgte elektrospinning/sprøytemaskinen for kontinuerlig nanofiberproduksjon.
Filmetrics R54 Advanced Sheet Resistance Mapping Tool for Semiconductor og Composite Wafers.