Cookie-kat használunk az élmény javítása érdekében.Az oldal böngészésének folytatásával elfogadja a cookie-k használatát.További információ.
A hordható nyomásérzékelők segíthetnek nyomon követni az emberi egészséget és megvalósítani az ember-számítógép interakciót.Folyamatban vannak az erőfeszítések olyan nyomásérzékelők létrehozására, amelyek univerzális szerkezeti kialakításúak és nagy érzékenységgel bírnak a mechanikai igénybevételre.
Vizsgálat: Szövésmintázattól függő textil piezoelektromos nyomásátalakító elektrofonású polivinilidén-fluorid nanoszálak alapján, 50 fúvókával.A kép forrása: African Studio/Shutterstock.com
Az npj Flexible Electronics folyóiratban megjelent cikk a polietilén-tereftalát (PET) láncfonalak és polivinilidén-fluorid (PVDF) vetülékfonalak felhasználásával készült szövetek piezoelektromos nyomásátalakítóinak gyártásáról számol be.A kifejlesztett nyomásérzékelő teljesítményét a szövésminta alapján történő nyomásméréssel kapcsolatban egy körülbelül 2 méteres ruhamérlegen mutatjuk be.
Az eredmények azt mutatják, hogy a 2/2-es szálas kialakítással optimalizált nyomásérzékelő érzékenysége 245%-kal magasabb, mint az 1/1-es kanard kialakításúé.Ezenkívül különféle bemeneteket használtak az optimalizált szövetek teljesítményének értékelésére, beleértve a hajlítást, összenyomást, gyűrődést, csavarást és különféle emberi mozgásokat.Ebben a munkában egy szenzor pixelsorral rendelkező szövetalapú nyomásérzékelő stabil észlelési jellemzőket és nagy érzékenységet mutat.
Rizs.1. PVDF szálak és többfunkciós szövetek előkészítése.a PVDF nanoszálak egymáshoz igazított szőnyegeinek előállításához használt 50 fúvókás elektrofonó eljárás diagramja, ahol a rézrudakat párhuzamosan helyezik el egy szállítószalagon, és a lépések során három fonott szerkezetet készítenek négyrétegű monofil filamentumokból.b SEM kép és az igazított PVDF szálak átmérőeloszlása.c Négyrétegű fonal SEM képe.d A négyrétegű fonal szakítószilárdsága és szakadási feszültsége a sodrás függvényében.e Négyrétegű fonal röntgendiffrakciós mintája, amely alfa- és béta-fázis jelenlétét mutatja.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Az intelligens robotok és hordható elektronikai eszközök rohamos fejlődése számos új, rugalmas nyomásérzékelőre épülő eszközt eredményezett, amelyek alkalmazása az elektronikában, az iparban és az orvostudományban rohamosan fejlődik.
A piezoelektromosság olyan elektromos töltés, amely mechanikai igénybevételnek kitett anyagon keletkezik.A piezoelektromosság az aszimmetrikus anyagokban lehetővé teszi a lineáris reverzibilis kapcsolatot a mechanikai igénybevétel és az elektromos töltés között.Ezért, amikor egy darab piezoelektromos anyag fizikailag deformálódik, elektromos töltés keletkezik, és fordítva.
A piezoelektromos eszközök ingyenes mechanikai forrást használhatnak, hogy alternatív áramforrást biztosítsanak a kis áramot fogyasztó elektronikai alkatrészek számára.Az elektromechanikus csatoláson alapuló érintőkészülékek gyártásánál kulcsparaméterek az eszköz anyagtípusa és szerkezete.A hordható eszközökben a nagyfeszültségű szervetlen anyagok mellett a mechanikailag rugalmas szerves anyagokat is feltárták.
Az elektrofonos eljárással nanoszálakká feldolgozott polimereket széles körben használják piezoelektromos energiatárolóként.A piezoelektromos polimer nanoszálak megkönnyítik a szövet alapú tervezési struktúrák létrehozását hordható alkalmazásokhoz azáltal, hogy különféle környezetben mechanikai rugalmasságon alapuló elektromechanikus generálást biztosítanak.
Erre a célra széles körben alkalmazzák a piezoelektromos polimereket, beleértve a PVDF-et és származékait, amelyek erős piezoelektromossággal rendelkeznek.Ezeket a PVDF-szálakat piezoelektromos alkalmazásokhoz, beleértve az érzékelőket és a generátorokat, szövetekké húzzák és fonják.
2. ábra Nagy területű szövetek és fizikai tulajdonságaik.Fénykép egy nagy 2/2-es vetülékborda mintáról 195 cm x 50 cm-ig.b SEM képe egy 2/2-es vetülékmintáról, amely két PET-alappal átlapolt PVDF-vetülékből áll.c Szakadási modulus és feszítés különböző szöveteknél 1/1, 2/2 és 3/3 vetülékéllel.d a szövethez mért lógási szög.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Jelen munkában PVDF nanoszálas szálakon alapuló szövetgenerátorokat készítünk szekvenciális 50 jetes elektrofonó eljárással, ahol az 50 fúvóka alkalmazása lehetővé teszi nanoszálas szőnyegek előállítását forgó szalagos szállítószalag segítségével.Különféle szövési struktúrák jönnek létre PET fonalból, beleértve az 1/1 (sima), 2/2 és 3/3 vetülékbordát.
Korábbi munkák beszámoltak a réz száligazításra való felhasználásáról, igazított rézhuzalok formájában a szálgyűjtő dobokon.A jelenlegi munka azonban párhuzamos rézrudakból áll, amelyek egymástól 1,5 cm-es távolságra vannak elhelyezve egy szállítószalagon, hogy segítsenek a fonók összehangolásában a bejövő töltött szálak és a rézszálhoz kapcsolódó szálak felületén lévő töltések közötti elektrosztatikus kölcsönhatások alapján.
A korábban leírt kapacitív vagy piezorezisztív érzékelőkkel ellentétben az ebben a cikkben javasolt szöveti nyomásérzékelő 0,02 és 694 Newton közötti bemeneti erők széles tartományára reagál.Ezenkívül a javasolt szövetnyomás-érzékelő öt normál mosás után megtartotta eredeti bemenetének 81,3%-át, ami a nyomásérzékelő tartósságát jelzi.
Ezenkívül az 1/1, 2/2 és 3/3 bordás kötéshez tartozó feszültség- és áramerősségértékek 83 és 36 mV/N magas feszültségérzékenységet mutattak a 2/2 és 3/3 bordanyomásra.3 vetülék érzékelő 245%-kal, illetve 50%-kal nagyobb érzékenységet mutatott ezekre a nyomásérzékelőkre, mint a 24 mV/N vetüléknyomás-érzékelő 1/1.
Rizs.3. A teljes szövet nyomásérzékelő kiterjesztett alkalmazása.a Példa egy 2/2-es vetülékbordás szövetből készült talpbetétnyomás-érzékelőre, amelyet két körkörös elektróda alá helyeztek a láb elülső részének (közvetlenül a lábujjak alatt) és a sarok mozgásának érzékelésére.b A járás egyes lépéseinek vázlatos ábrázolása: sarokba esés, földelés, lábujjérintkezés és lábemelés.c Feszültségkimeneti jelek a járáslépés minden egyes részére válaszul a járásanalízishez és d A járás egyes fázisaihoz társított felerősített elektromos jelek.e Teljes szöveti nyomásérzékelő vázlata legfeljebb 12 téglalap alakú pixel cellával, vezető vonalakkal, amelyek az egyes pixelekből származó egyedi jelek érzékelésére vannak kialakítva.f Az egyes pixeleken egy ujj megnyomásával generált elektromos jel 3D-s térképe.g Elektromos jelet csak az ujjal megnyomott pixelben észlel, a többi képpontban pedig nem generál oldaljelet, ami megerősíti, hogy nincs áthallás.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Összefoglalva, ez a tanulmány egy rendkívül érzékeny és hordható szöveti nyomásérzékelőt mutat be, amely PVDF nanoszálas piezoelektromos szálakat tartalmaz.A gyártott nyomásérzékelők széles bemeneti erővel rendelkeznek, 0,02 és 694 Newton között.
Egy prototípus elektromos fonógépen ötven fúvókát használtak, és rézrudakon alapuló szakaszos szállítószalaggal egy folyamatos nanoszálas szőnyeget állítottak elő.Szakaszos összenyomás hatására a gyártott 2/2-es vetülékszegély szövet 83 mV/N érzékenységet mutatott, ami körülbelül 245%-kal magasabb, mint az 1/1-es vetülékszegély szövet.
A javasolt teljesen szövött nyomásérzékelők az elektromos jeleket figyelik úgy, hogy fiziológiás mozgásoknak vetik alá őket, beleértve a csavarást, hajlítást, szorítást, futást és járást.Ezenkívül ezek a szövetnyomásmérők tartósságukat tekintve a hagyományos szövetekhez hasonlíthatók, és 5 normál mosás után is megtartják eredeti kihozataluk körülbelül 81,3%-át.Ezenkívül a legyártott szövetszenzor hatékony az egészségügyi rendszerben azáltal, hogy elektromos jeleket generál a személy járásának folyamatos szakaszai alapján.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR és társai.(2022).Szövetből készült piezoelektromos nyomásérzékelő elektrofonású polivinilidén-fluorid nanoszálakon, 50 fúvókával, szövési mintától függően.Rugalmas elektronika npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Felelősség kizárása: Az itt kifejtett vélemények a szerző személyes minőségében képviselik, és nem feltétlenül tükrözik az AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, a webhely tulajdonosának és üzemeltetőjének nézeteit.Ez a felelősségkizárás a weboldal használati feltételeinek részét képezi.
Bhavna Kaveti egy tudományos író Hyderabadból, Indiából.Az indiai Vellore Institute of Technology-n szerzett MSc és MD fokozatot.szerves és gyógyászati ​​kémiából a mexikói Guanajuato Egyetemen.Kutatómunkája heterociklusokon alapuló bioaktív molekulák fejlesztéséhez és szintéziséhez kapcsolódik, tapasztalata van a többlépéses és többkomponensű szintézisben.Doktori kutatása során különböző heterociklus alapú kötött és fuzionált peptidomimetikus molekulák szintézisén dolgozott, amelyek várhatóan tovább funkcionalizálják a biológiai aktivitást.Dolgozatok és kutatási dolgozatok írásakor felfedezte a tudományos írás és kommunikáció iránti szenvedélyét.
Cavity, Buffner.(2022. augusztus 11.).Teljes szövet nyomásérzékelő, amelyet hordható állapotfigyelésre terveztek.AZonano.Letöltve 2022. október 21-én innen: https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner.„Egy teljes szövetre kiterjedő nyomásérzékelő, amelyet hordható állapotfigyelésre terveztek”.AZonano.2022. október 21.2022. október 21.
Cavity, Buffner.„Egy teljes szövetre kiterjedő nyomásérzékelő, amelyet hordható állapotfigyelésre terveztek”.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(2022. október 21-i állapot szerint).
Cavity, Buffner.2022. Csupa szövet nyomásérzékelő, hordható állapotfigyeléshez.AZoNano, elérve 2022. október 21-én, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Ebben az interjúban az AZoNano André Nel professzorral beszélget egy innovatív tanulmányról, amelyben részt vesz, és egy „üvegbuborék” nanohordozó kifejlesztését írja le, amely segíthet a gyógyszereknek a hasnyálmirigyrákos sejtekbe jutni.
Ebben az interjúban az AZoNano az UC Berkeley King Kong Lee-vel beszélget Nobel-díjas technológiájáról, az optikai csipeszről.
Ebben az interjúban a SkyWater Technology céggel beszélgetünk a félvezetőipar helyzetéről, arról, hogy a nanotechnológia hogyan segíti az ipar formálódását, valamint új partnerségükről.
Az Inoveno PE-550 a legkeresettebb elektromos fonó/permetező gép folyamatos nanoszál-gyártáshoz.
Filmetrics R54 Fejlett lemezellenállás-térképező eszköz félvezető és kompozit lapkákhoz.