Koristimo kolačiće kako bismo poboljšali vaše iskustvo.Nastavkom pregledavanja ove stranice pristajete na našu upotrebu kolačića.Dodatne informacije.
Nosivi senzori tlaka mogu pomoći u praćenju ljudskog zdravlja i ostvariti interakciju između čovjeka i računala.U tijeku su napori za stvaranje senzora tlaka s univerzalnim dizajnom uređaja i visokom osjetljivošću na mehanička opterećenja.
Studija: Tekstilni piezoelektrični pretvornik tlaka ovisan o uzorku tkanja koji se temelji na elektropredenim poliviniliden fluoridnim nanovlaknima s 50 mlaznica.Autorstvo slike: African Studio/Shutterstock.com
Članak objavljen u časopisu npj Flexible Electronics izvješćuje o izradi piezoelektričnih pretvarača tlaka za tkanine pomoću pređe osnove od polietilen tereftalata (PET) i pređe potke od poliviniliden fluorida (PVDF).Učinkovitost razvijenog senzora tlaka u odnosu na mjerenje tlaka na temelju uzorka tkanja prikazana je na ljestvici tkanine od približno 2 metra.
Rezultati pokazuju da je osjetljivost senzora tlaka optimiziranog korištenjem 2/2 dizajna kanarda 245% veća od one kod dizajna 1/1 kanarda.Osim toga, korišteni su različiti inputi za procjenu učinka optimiziranih tkanina, uključujući savijanje, stiskanje, boranje, uvijanje i razne ljudske pokrete.U ovom radu, senzor tlaka temeljen na tkivu s nizom senzorskih piksela pokazuje stabilne perceptivne karakteristike i visoku osjetljivost.
Riža.1. Priprema PVDF niti i višenamjenskih tkanina.Dijagram procesa elektropredenja s 50 mlaznica koji se koristi za proizvodnju poravnatih podloga od PVDF nanovlakana, gdje se bakrene šipke postavljaju paralelno na pokretnu traku, a koraci su priprema tri pletene strukture od četveroslojnih monofilamentnih filamenata.b SEM slika i distribucija promjera poravnatih PVDF vlakana.c SEM slika četverostruke pređe.d Vlačna čvrstoća i deformacija pri lomu četverostruke pređe u funkciji uvijanja.e Difraktogram X-zraka 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)
Brz razvoj inteligentnih robota i nosivih elektroničkih uređaja iznjedrio je mnoge nove uređaje temeljene na fleksibilnim senzorima tlaka, a njihova se primjena u elektronici, industriji i medicini ubrzano razvija.
Piezoelektricitet je električni naboj koji se stvara na materijalu koji je izložen mehaničkom naprezanju.Piezoelektricitet 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 kako bi osigurali alternativni izvor napajanja za elektroničke komponente koje troše malo energije.Vrsta materijala i struktura uređaja ključni su parametri za proizvodnju dodirnih uređaja baziranih na elektromehaničkoj sprezi.Uz visokonaponske anorganske materijale, mehanički savitljivi organski materijali također su istraženi u nosivim uređajima.
Polimeri prerađeni u nanovlakna metodama elektropredenja naširoko se koriste kao piezoelektrični uređaji za pohranu energije.Piezoelektrična polimerna nanovlakna olakšavaju stvaranje struktura dizajna temeljenih na tkanini za nosive aplikacije pružajući elektromehaničku generaciju temeljenu na mehaničkoj elastičnosti u različitim okruženjima.
U tu svrhu naširoko se koriste piezoelektrični polimeri, uključujući PVDF i njegove derivate, koji imaju jaku piezoelektričnost.Ta se PVDF vlakna izvlače i predu u tkanine za piezoelektrične primjene, uključujući senzore i generatore.
Slika 2. Tkiva velikih površina i njihova fizikalna svojstva.Fotografija velikog uzorka 2/2 rebra potke do 195 cm x 50 cm.b SEM slika uzorka potke 2/2 koja se sastoji od jedne PVDF potke isprepletene s dvije PET baze.c Modul i deformacija pri lomu u raznim tkaninama s rubovima potke 1/1, 2/2 i 3/3.d je kut obješenja 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 tkanine temeljeni na filamentima od nanovlakana PVDF konstruirani su sekvencijalnim postupkom elektropredenja od 50 mlaznica, gdje upotreba 50 mlaznica olakšava proizvodnju prostirki od nanovlakana pomoću pokretne trake s rotirajućom trakom.Različite strukture tkanja stvaraju se pomoću PET pređe, uključujući 1/1 (obična), 2/2 i 3/3 rebra potke.
Prethodni rad je izvijestio o upotrebi bakra za poravnavanje vlakana u obliku poravnatih bakrenih žica na bubnjevima za skupljanje vlakana.Međutim, trenutni rad sastoji se od paralelnih bakrenih šipki razmaknutih 1,5 cm jedna od druge na pokretnoj traci kako bi se pomoglo u poravnanju spinereta na temelju elektrostatskih interakcija između ulaznih nabijenih vlakana i naboja na površini vlakana pričvršćenih na bakreno vlakno.
Za razliku od prethodno opisanih kapacitivnih ili piezorezistivnih senzora, senzor tlaka tkiva predložen u ovom radu reagira na širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Newtona.Osim toga, predloženi senzor pritiska tkanine zadržao je 81,3% svog izvornog unosa nakon pet standardnih pranja, što ukazuje na trajnost senzora pritiska.
Osim toga, vrijednosti osjetljivosti koje procjenjuju rezultate napona i struje za pletenje 1/1, 2/2 i 3/3 rebra pokazuju visoku osjetljivost na napon od 83 i 36 mV/N na pritisak 2/2 i 3/3 rebra.3 senzora potke pokazala su 245% odnosno 50% veću osjetljivost za ove senzore tlaka u usporedbi s 24 mV/N senzorom tlaka potke 1/1.
Riža.3. Proširena primjena senzora pritiska pune tkanine.Primjer senzora tlaka uloška izrađenog od rebraste tkanine debljine 2/2 potke umetnute ispod dvije kružne elektrode za otkrivanje pokreta prednjeg dijela stopala (odmah ispod prstiju) i pete.b Shematski prikaz svake faze pojedinačnih koraka u procesu hodanja: doskok na petu, stajanje na zemlju, kontakt s prstima i podizanje noge.c Izlazni naponski signali kao odgovor na svaki dio koraka hoda za analizu hoda i d Pojačani električni signali povezani sa svakom fazom hoda.e Shema punog senzora pritiska tkiva s nizom od do 12 pravokutnih ćelija piksela s vodljivim linijama s uzorkom za otkrivanje pojedinačnih signala iz svakog piksela.f 3D mapa električnog signala generiranog pritiskom prsta na svaki piksel.g Električni signal detektira se samo u pikselu pritisnutom prstom, au drugim pikselima se ne generira sporedni signal, što potvrđuje da nema preslušavanja.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R i sur.(2022)
Zaključno, ova studija pokazuje visoko osjetljiv i nosiv senzor tlaka tkiva koji uključuje piezoelektrične filamente od nanovlakana PVDF.Proizvedeni senzori tlaka imaju širok raspon ulaznih sila od 0,02 do 694 Newtona.
Na jednom prototipu električnog stroja za predenje korišteno je 50 mlaznica, a kontinuirana podloga od nanovlakana proizvedena je šaržnim transporterom na bazi bakrenih šipki.Pod isprekidanom kompresijom, proizvedena tkanina s porubom potke 2/2 pokazala je osjetljivost od 83 mV/N, što je oko 245% više od tkanine s porubom potke 1/1.
Predloženi potpuno tkani senzori tlaka prate električne signale podvrgavajući ih fiziološkim pokretima, uključujući uvijanje, savijanje, stiskanje, trčanje i hodanje.Osim toga, ovi manometri za tkanine usporedivi su s konvencionalnim tkaninama u smislu izdržljivosti, zadržavajući približno 81,3% svoje izvorne učinkovitosti čak i nakon 5 standardnih pranja.Osim toga, proizvedeni senzor tkiva učinkovit je u zdravstvenom sustavu generiranjem 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).Tkaninski piezoelektrični senzor tlaka na bazi elektropredenih poliviniliden fluoridnih nanovlakana s 50 mlaznica, ovisno o uzorku tkanja.Fleksibilna elektronika npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Izjava o odricanju od odgovornosti: Stavovi izraženi ovdje su stavovi autora u njegovom osobnom svojstvu i ne odražavaju nužno stavove AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, vlasnika i operatera ove web stranice.Ovo odricanje od odgovornosti je dio uvjeta korištenja ove web stranice.
Bhavna Kaveti znanstvena je spisateljica iz Hyderabada u Indiji.Magistrirala je i doktorirala na Tehnološkom institutu Vellore u Indiji.Doktorirao je organsku i medicinsku kemiju na Sveučilištu Guanajuato u Meksiku.Njezin istraživački rad vezan je za razvoj i sintezu bioaktivnih molekula na bazi heterocikla, a ima iskustva u višestupanjskoj i višekomponentnoj sintezi.Tijekom svog doktorskog istraživanja radila je na sintezi različitih vezanih i spojenih peptidomimetičkih molekula na bazi heterocikla za koje se očekuje da imaju potencijal daljnje funkcionalizacije biološke aktivnosti.Dok je pisala disertacije i istraživačke radove, istraživala je svoju strast prema znanstvenom pisanju i komunikaciji.
Šupljina, Buffner.(11. kolovoza 2022.).Puni senzor pritiska tkanine dizajniran za praćenje zdravlja nosivih.AZonano.Preuzeto 21. listopada 2022. s https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Šupljina, Buffner.“Senzor tlaka za sva tkiva dizajniran za praćenje zdravlja nosivih uređaja”.AZonano.21. listopada 2022.21. listopada 2022.
Šupljina, Buffner.“Senzor tlaka za sva tkiva dizajniran za praćenje zdravlja nosivih uređaja”.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Od 21. listopada 2022.).
Šupljina, Buffner.2022. Senzor pritiska u potpunosti izrađen od tkanine dizajniran za praćenje zdravlja nosivih uređaja.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 kojoj je uključen, a koja opisuje razvoj nanonosača "staklenog mjehurića" koji može pomoći lijekovima da uđu u stanice raka gušterače.
U ovom intervjuu, AZoNano razgovara s King Kongom Leejem s UC Berkeleyja o njegovoj tehnologiji koja je osvojila Nobelovu nagradu, optičkim pincetama.
U ovom intervjuu razgovaramo sa SkyWater Technology o stanju u industriji poluvodiča, kako nanotehnologija pomaže u oblikovanju industrije i njihovom novom partnerstvu.
Inoveno PE-550 je najprodavaniji stroj za elektropredenje/raspršivanje za kontinuiranu proizvodnju nanovlakana.
Filmetrics R54 Napredni alat za mapiranje otpora sloja za poluvodičke i kompozitne pločice.