Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din.Ved å fortsette å surfe på denne siden godtar du vår bruk av informasjonskapsler.Tilleggsinformasjon.
Bærbare trykksensorer kan hjelpe til med å overvåke menneskers helse og realisere menneske-datamaskin-interaksjon.Arbeidet pågår for å lage trykksensorer med en universell enhetsdesign og høy følsomhet for mekanisk påkjenning.
Studie: Vevmønsteravhengig tekstil piezoelektrisk trykktransduser basert på elektrospunnet polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser.Bildekreditt: African Studio/Shutterstock.com
En artikkel publisert i tidsskriftet npj Flexible Electronics rapporterer om fremstilling av piezoelektriske trykktransdusere for stoffer som bruker polyetylentereftalat (PET) varpgarn og polyvinylidenfluorid (PVDF) veftgarn.Ytelsen til den utviklede trykksensoren i forhold til trykkmåling basert på vevmønsteret er demonstrert på en tøyskala på ca. 2 meter.
Resultatene viser at følsomheten til en trykksensor optimalisert med 2/2 canard-designet er 245 % høyere enn 1/1-canard-designen.I tillegg ble ulike innganger brukt til å evaluere ytelsen til de optimaliserte stoffene, inkludert fleksjon, klemning, rynking, vridning og forskjellige menneskelige bevegelser.I dette arbeidet viser en vevsbasert trykksensor med en sensorpikselgruppe stabile perseptuelle egenskaper og høy følsomhet.
Ris.1. Klargjøring av PVDF-tråder og multifunksjonelle stoffer.et diagram over en elektrospinningsprosess med 50 dyser som brukes til å produsere innrettede matter av PVDF nanofibre, hvor kobberstenger er plassert parallelt på et transportbånd, og trinnene er å forberede tre flettede strukturer fra firelags monofilamentfilamenter.b SEM-bilde og diameterfordeling av justerte PVDF-fibre.c SEM-bilde av et firelags garn.d Strekkstyrke og bruddtøyning av et firelags garn som en funksjon av vridning.e røntgendiffraksjonsmønster av et firelags garn som viser tilstedeværelsen av alfa- og betafaser.© 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 applikasjoner innen elektronikk, industri og medisin er i rask utvikling.
Piezoelektrisitet er en elektrisk ladning generert på et materiale som er utsatt for mekanisk påkjenning.Piezoelektrisitet i asymmetriske materialer tillater et lineært reversibelt forhold mellom mekanisk stress og elektrisk ladning.Derfor, når et stykke piezoelektrisk materiale er fysisk deformert, dannes det en elektrisk ladning, og omvendt.
Piezoelektriske enheter kan bruke en gratis mekanisk kilde for å gi en alternativ strømkilde for elektroniske komponenter som bruker lite strøm.Type material og struktur på enheten er nøkkelparametere for produksjon av berøringsenheter basert på elektromekanisk kobling.I tillegg til høyspennings uorganiske materialer, har mekanisk fleksible organiske materialer også blitt utforsket i bærbare enheter.
Polymerer bearbeidet til nanofibre ved elektrospinningsmetoder er mye brukt som piezoelektriske energilagringsenheter.Piezoelektriske polymer nanofibre gjør det lettere å lage stoffbaserte designstrukturer for brukbare bruksområder ved å gi elektromekanisk generasjon basert på mekanisk elastisitet i en rekke miljøer.
Til dette formål er piezoelektriske polymerer mye brukt, inkludert PVDF og dets derivater, som har sterk piezoelektrisitet.Disse PVDF-fibrene trekkes og spunnes til stoffer for piezoelektriske applikasjoner, inkludert sensorer og generatorer.
Figur 2. Vev med stort areal og deres fysiske egenskaper.Fotografi av et stort 2/2 veftribbemønster opptil 195 cm x 50 cm.b SEM-bilde av et 2/2-veftmønster bestående av en PVDF-veft sammenflettet med to PET-baser.c Modulus og slitasje ved brudd i ulike stoffer med 1/1, 2/2 og 3/3 veftkanter.d er hengevinkelen målt for stoffet.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
I dette arbeidet er tekstilgeneratorer basert på PVDF nanofiberfilamenter konstruert ved hjelp av en sekvensiell 50-jet elektrospinningsprosess, der bruken av 50 dyser letter produksjonen av nanofibermatter ved bruk av et roterende transportbånd.Ulike vevstrukturer er laget med PET-garn, inkludert 1/1 (vanlig), 2/2 og 3/3 veftribber.
Tidligere arbeid har rapportert bruk av kobber til fiberoppretting i form av innrettede kobbertråder på fiberoppsamlingstrommel.Imidlertid består det nåværende arbeidet av parallelle kobberstenger med en avstand på 1,5 cm fra hverandre på et transportbånd for å hjelpe til med å justere spinnedysene basert på elektrostatiske interaksjoner mellom innkommende ladede fibre og ladninger på overflaten av fibrene festet til kobberfiberen.
I motsetning til tidligere beskrevne kapasitive eller piezoresistive sensorer, reagerer vevstrykksensoren som er foreslått i denne artikkelen på et bredt spekter av inngangskrefter fra 0,02 til 694 Newton.I tillegg beholdt den foreslåtte tekstiltrykksensoren 81,3 % av sin opprinnelige effekt etter fem standardvasker, noe som indikerer holdbarheten til trykksensoren.
I tillegg viste sensitivitetsverdier som evaluerer spennings- og strømresultater for 1/1, 2/2 og 3/3 ribbestrikking høyspenningsfølsomhet på 83 og 36 mV/N til 2/2 og 3/3 ribbetrykk.3 veftsensorer viste henholdsvis 245 % og 50 % høyere følsomhet for disse trykksensorene sammenlignet med 24 mV/N vefttrykksensoren 1/1.
Ris.3. Utvidet bruk av full-duk trykksensor.et eksempel på en trykksensor i innersålen laget av 2/2 veftribbet stoff satt inn under to sirkulære elektroder for å oppdage forfoten (rett under tærne) og hælbevegelse.b Skjematisk fremstilling av hvert trinn i de enkelte trinnene i gangprosessen: hællanding, jording, tåkontakt og benløft.c Spenningsutgangssignaler som respons på hver del av gangtrinnet for ganganalyse og d Forsterkede elektriske signaler knyttet til hver fase av gangarten.e Skjematisk av en fullvevstrykksensor med en rekke av opptil 12 rektangulære pikselceller med ledende linjer mønstret for å oppdage individuelle signaler fra hver piksel.f Et 3D-kart over det elektriske signalet som genereres ved å trykke en finger på hver piksel.g Et elektrisk signal oppdages bare i den fingerpressede pikselen, og det genereres ikke noe sidesignal i andre piksler, som bekrefter at det ikke er noen krysstale.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Som konklusjon demonstrerer denne studien en svært sensitiv og bærbar vevstrykksensor som inneholder PVDF nanofiber piezoelektriske filamenter.Produserte trykksensorer har et bredt spekter av inngangskrefter fra 0,02 til 694 Newton.
Femti dyser ble brukt på én prototype elektrisk spinnemaskin, og en kontinuerlig matte av nanofibre ble produsert ved hjelp av en batch-transportør basert på kobberstenger.Under intermitterende kompresjon viste det produserte 2/2-veftsømstoffet en følsomhet på 83 mV/N, som er omtrent 245 % høyere enn 1/1-veftsømstoffet.
De foreslåtte helvevde trykksensorene overvåker elektriske signaler ved å utsette dem for fysiologiske bevegelser, inkludert vridning, bøying, klem, løping og gåing.I tillegg er disse stofftrykkmålerne 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 gange.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Tekstil piezoelektrisk trykksensor basert på elektrospunnet polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser, avhengig av vevemønsteret.Fleksibel elektronikk npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Ansvarsfraskrivelse: Synspunktene som uttrykkes her er de av forfatteren i hans personlige egenskap og reflekterer ikke nødvendigvis synspunktene til AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, eieren og operatøren av denne nettsiden.Denne ansvarsfraskrivelsen er en del av vilkårene for bruk av denne nettsiden.
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 knyttet til utvikling og syntese av bioaktive molekyler basert på heterosykler, og hun har erfaring med flertrinns- og multikomponentsyntese.I løpet av doktorgradsforskningen jobbet hun med syntese av ulike heterosykkelbaserte bundne og smeltede peptidomimetiske molekyler som forventes å ha potensial til å funksjonalisere biologisk aktivitet ytterligere.Mens hun skrev avhandlinger og forskningsartikler, utforsket hun lidenskapen sin for vitenskapelig skriving og kommunikasjon.
Cavity, Buffner.(11. august 2022).Helt stoff trykksensor designet for brukbar helseovervåking.AZonano.Hentet 21. oktober 2022 fra https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner."En trykksensor i alt vev designet for brukbar helseovervåking".AZonano.21. oktober 2022.21. oktober 2022.
Cavity, Buffner."En trykksensor i alt vev designet for brukbar helseovervåking".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Fra og med 21. oktober 2022).
Cavity, Buffner.2022. All-cloth trykksensor designet for brukbar 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 nyskapende studie han er involvert i som beskriver utviklingen av en "glassboble" nanobærer som kan hjelpe medikamenter å komme inn i kreftceller i bukspyttkjertelen.
I dette intervjuet snakker AZoNano med UC Berkeleys King Kong Lee om hans nobelprisvinnende teknologi, optisk pinsett.
I dette intervjuet snakker vi med SkyWater Technology om tilstanden til halvlederindustrien, hvordan nanoteknologi er med på å forme industrien, og deres nye partnerskap.
Inoveno PE-550 er den bestselgende elektrospinnings-/sprøytemaskinen for kontinuerlig nanofiberproduksjon.
Filmetrics R54 Avansert arkmotstandskartleggingsverktøy for halvleder- og komposittwafere.