Koristimo kolačiće za poboljšanje vašeg iskustva. Nastavljajući pregledavati ovu stranicu, prihvaćate našu upotrebu kolačića. Dodatne informacije.
Nosivi senzori tlaka mogu pomoći u praćenju zdravlja ljudi i ostvarivanju interakcije ljudi i računala. U tijeku su napori za stvaranje senzora tlaka s univerzalnim dizajnom uređaja i visokom osjetljivošću na mehanički stres.
Studija: Tekstilni piezoelektrični tlak tlaka ovisan o uzorku na temelju elektrospunskog poliviniliden fluoridnih nano vlakana s 50 mlaznica. Kreditna slika: Afrički studio/Shutterstock.com
Članak objavljen u časopisu NPJ Fleksibilna elektronika izvještava o izradi pretvarača piezoelektričnih tlaka za tkanine pomoću polietilen tereftalata (PET) Warp prediva i pečara poliviniliden fluorida (PVDF). Učinkovitost razvijenog senzora tlaka u odnosu na mjerenje tlaka na temelju uzorka tkanja prikazana je na tkanini od otprilike 2 metra.
Rezultati pokazuju da je osjetljivost senzora tlaka optimizirana pomoću 2/2 kanarskog dizajna 245% veća od one u dizajnu 1/1 Canard. Pored toga, za procjenu performansi optimiziranih tkanina korišteni su različiti ulazi, uključujući fleksiju, stiskanje, nabora, uvijanje i različite ljudske pokrete. U ovom radu, senzor tlaka na bazi tkiva sa nizom senzora piksela pokazuje stabilne percepcijske karakteristike i visoku osjetljivost.
Riža. 1. Priprema PVDF niti i multifunkcionalnih tkanina. Dijagram procesa elektrospinninga od 50 nogu koji se koristi za proizvodnju poravnanih prostirki PVDF nano vlakana, gdje se bakrene šipke postavljaju paralelno na transportnoj traci, a koraci su da se pripreme tri pletenice iz četveroslojnih monofilamentnih filamenata. B SEM Slika i promjer raspodjele usklađenih PVDF vlakana. C SEM Slika četveroslojne pređe. D Vučna čvrstoća i naprezanje pri prekidu četveroslojne pređe kao funkcija Twist. E rendgenski difrakcijski uzorak četveroslojne pređe koji pokazuje prisutnost alfa i beta faza. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i sur. (2022)
Brzi razvoj inteligentnih robota i nosivih elektroničkih uređaja stvorio je mnoge nove uređaje temeljene na fleksibilnim senzorima tlaka, a njihova primjena u elektronici, industriji i medicini brzo se razvijaju.
Piezoelektričnost je električni naboj generiran na materijalu koji je podvrgnut mehaničkom stresu. Piezoelektričnost u asimetričnim materijalima omogućuje linearni reverzibilni odnos između mehaničkog naprezanja i električnog naboja. Stoga, kada se komad piezoelektričnog materijala fizički deformira, stvara se električni naboj i obrnuto.
Piezoelektrični uređaji mogu koristiti besplatni mehanički izvor za pružanje alternativnog izvora napajanja za elektroničke komponente koje troše malo snage. Vrsta materijala i struktura uređaja ključni su parametri za proizvodnju uređaja za dodir na temelju elektromehaničkog spajanja. Uz visokonaponske anorganske materijale, mehanički fleksibilni organski materijali također su istraženi u nosivim uređajima.
Polimeri obrađeni u nano vlaknast metodama elektrospinovanja široko se koriste kao piezoelektrični uređaji za skladištenje energije. Piezoelektrične polimerne nano vlakna olakšavaju stvaranje dizajnerskih struktura na bazi tkanine za nosive primjene pružanjem elektromehaničke generacije na temelju mehaničke elastičnosti u različitim okruženjima.
U tu svrhu se široko koriste piezoelektrični polimeri, uključujući PVDF i njegove derivate, koji imaju jaku piezoelektričnost. Ova PVDF vlakna su uvučena i prebačena u tkanine za piezoelektrične aplikacije, uključujući senzore i generatore.
Slika 2. Velikog područja tkiva i njihova fizička svojstva. Fotografija velikog uzorka rebra od 2/2 do 195 cm x 50 cm. B SEM slika uzorka od 2/2 potke koji se sastoji od jednog PVDF -a isprepletenih s dvije baze PET -a. C modul i naprezanje pri prekidu u raznim tkaninama s rubovima potke 1/1, 2/2 i 3/3. D je viseći kut izmjeren za tkaninu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i sur. (2022)
U ovom radu, generatori tkanina zasnovane na PVDF nanofiber filamentima konstruirani su korištenjem sekvencijalnog procesa elektrospinovanja od 50 mlaza, gdje uporaba 50 mlaznica olakšava proizvodnju prostirki nanofibre pomoću rotirajućeg traka traka. Različite strukture tkanja stvorene su pomoću PET pređe, uključujući 1/1 (običan), 2/2 i 3/3 rebra od potkreta.
Prethodni rad izvijestio je o upotrebi bakra za poravnavanje vlakana u obliku usklađenih bakrenih žica na bubnjevima za prikupljanje vlakana. Međutim, trenutni rad sastoji se od paralelnih bakrenih šipki raspoređenih 1,5 cm udaljenih na transportnom traku kako bi se uskladila spinnerets na temelju elektrostatičkih interakcija između dolaznih nabijenih vlakana i naboja na površini vlakana pričvršćenih na bakreno vlakno.
Za razliku od prethodno opisanih kapacitivnih ili piezorezivnih senzora, senzor tlaka tkiva predložen u ovom radu reagira na širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Newtona. Pored toga, predloženi senzor tlaka tkanine zadržao je 81,3% svog izvornog ulaza nakon pet standardnih pranja, što ukazuje na trajnost senzora tlaka.
Pored toga, vrijednosti osjetljivosti koje procjenjuju rezultate napona i struje za pletenje rebra 1/1, 2/2 i 3/3 pokazale su osjetljivost na visoku napon od 83 i 36 mV/n do 2/2 i 3/3 tlaka rebra. 3 Senzori WEFT pokazali su 245% i 50% veću osjetljivost na ove senzore tlaka, u usporedbi s senzorom tlaka od 24 mV/n 1/1.
Riža. 3. Proširena primjena senzora tlaka u punoj cruti. Primjer osjetnika tlaka u uloškom izrađen od rebraste tkanine od 2/2 potke umetnute pod dvije kružne elektrode kako bi se otkrila prednja noga (tik ispod nožnih prstiju) i kretanje pete. B Shematski prikaz svake faze pojedinih koraka u procesu hodanja: slijetanje pete, uzemljenje, kontakt nožnih prstiju i podizanje nogu. C naponski izlazni signali kao odgovor na svaki dio koraka za analizu hodanja i d pojačane električne signale povezane sa svakom fazom hoda. E shema senzora tlaka punog tkiva s nizom do 12 pravokutnih piksela s vodljivim linijama uzorcima za otkrivanje pojedinačnih signala iz svakog piksela. f 3D karta električnog signala generiranog pritiskom prsta na svaki piksel. g Električni signal otkriva se samo u pikselu na pritisku prsta, a u drugim pikselima ne generira se bočni signal, što potvrđuje da nema prekrivanja. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i sur. (2022)
Zaključno, ova studija pokazuje vrlo osjetljiv i nosivi senzor tlaka tkiva koji uključuje PVDF piezoelektrične filamente nanofibera. Proizvedeni senzori tlaka imaju širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Newtona.
Pedeset mlazica korišteno je na jednom prototipskom električnom predenju, a kontinuirana prostirka nano vlakana proizvedena je korištenjem šarživog transportera temeljenog na bakrenim šipkama. Pod isprekidanom kompresijom, proizvedena tkanina od 2/2 potkreta pokazala je osjetljivost od 83 mV/n, što je oko 245% veće od tkanine od 1/1 potke.
Predloženi svetkani senzori tlaka prate električne signale podvrgavajući ih fiziološkim pokretima, uključujući uvijanje, savijanje, stisak, trčanje i hodanje. Pored toga, ove mjerače tlaka tkanine usporedive su s konvencionalnim tkaninama u pogledu trajnosti, zadržavajući otprilike 81,3% svog izvornog prinosa čak i nakon 5 standardnih pranja. Pored toga, proizvedeni senzor tkiva učinkovit je u zdravstvenom sustavu stvaranjem električnih signala na temelju kontinuiranih segmenata hodanja osobe.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Tkanina piezoelektrični senzor tlaka na temelju nano vlakana elektrospun poliviniliden fluorida s 50 mlaznica, ovisno o uzorku tkanja. Fleksibilna elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Izjava o odricanju odgovornosti: Ovdje izraženi stavovi su autori u njegovom osobnom svojstvu i ne odražavaju nužno stavove AZOM.com Limited T/A Azonetwork, vlasnika i operatera ove web stranice. Ova odricanja od odgovornosti dio je uvjeti korištenja ove web stranice.
Bhavna Kaveti je znanstvena spisateljica iz Hyderabada u Indiji. Drži MSC i MD s Instituta za tehnologiju Vellore u Indiji. u organskoj i ljekovitoj kemiji sa Sveučilišta u Guanajuatou u Meksiku. Njezin istraživački rad povezan je s razvojem i sintezom bioaktivnih molekula temeljenih na heterociklima, a ona ima iskustva u multi-koraku i multikomponentnoj sintezi. Tijekom doktorskog istraživanja radila je na sintezi različitih vezanih i spojenih peptidomimetičkih molekula temeljenih na heterociklima za koje se očekuje da će imati potencijal za daljnju funkcionalizaciju biološke aktivnosti. Dok je pisala disertacije i istraživačke radove, istraživala je svoju strast prema znanstvenom pisanju i komunikaciji.
Šupljina, Buffner. (11. kolovoza 2022.). Potpuni senzor tlaka tkanine dizajniran za nosivo praćenje zdravlja. Azonano. Preuzeto 21. listopada 2022. s https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Šupljina, Buffner. "Senzor tlaka na sve tkiva dizajniran za nošenje za praćenje zdravlja". Azonano.21. listopada 2022.21. listopada 2022.
Šupljina, Buffner. "Senzor tlaka na sve tkiva dizajniran za nošenje za praćenje zdravlja". Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Od 21. listopada 2022.).
Šupljina, Buffner. 2022. Senzor tlaka s All-Cloth dizajniran za nošenje zdravlja. Azonano, pristupljeno 21. listopada 2022., https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
U ovom intervjuu, Azonano razgovara s profesorom Andréom Nelom o inovativnoj studiji u koju je uključen u kojoj opisuje razvoj nanocarifa "staklenog mjehurića" koji može pomoći lijekovima ući u stanice raka gušterače.
U ovom intervjuu, Azonano razgovara s kraljem UC-a Berkeleyjem Leejem o njegovoj Nobelovoj nagradnoj tehnologiji, optičkim pincetama.
U ovom intervjuu razgovaramo s Skywater Technology o stanju industrije poluvodiča, kako nanotehnologija pomaže u oblikovanju industrije i njihovom novom partnerstvu.
Inoveno PE-550 najprodavaniji je stroj za elektrospinning/prskanje za kontinuiranu proizvodnju nanofibre.
Femetrics R54 Alat za mapiranje otpornosti na list za poluvodičke i kompozitne vafre.