Vi bruger cookies til at forbedre din oplevelse.Ved at fortsætte med at browse på denne side accepterer du vores brug af cookies.Yderligere Information.
Bærbare tryksensorer kan hjælpe med at overvåge menneskers sundhed og realisere menneske-computer-interaktion.Der arbejdes løbende på at skabe tryksensorer med et universelt enhedsdesign og høj følsomhed over for mekanisk belastning.
Undersøgelse: Vævemønsterafhængig tekstil piezoelektrisk tryktransducer baseret på elektrospundne polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser.Billedkredit: African Studio/Shutterstock.com
En artikel offentliggjort i tidsskriftet npj Flexible Electronics rapporterer om fremstillingen af ​​piezoelektriske tryktransducere til stoffer, der anvender polyethylenterephthalat (PET) kædegarn og polyvinylidenfluorid (PVDF) skudgarn.Ydeevnen af ​​den udviklede tryksensor i forhold til trykmåling baseret på vævningsmønsteret er demonstreret på en klædeskala på cirka 2 meter.
Resultaterne viser, at følsomheden af ​​en tryksensor, der er optimeret med 2/2 canard-designet, er 245 % højere end 1/1-canard-designet.Derudover blev forskellige input brugt til at evaluere ydeevnen af ​​de optimerede stoffer, herunder bøjning, klemning, rynkning, vridning og forskellige menneskelige bevægelser.I dette arbejde udviser en vævsbaseret tryksensor med et sensorpixel-array stabile perceptuelle egenskaber og høj følsomhed.
Ris.1. Forberedelse af PVDF-tråde og multifunktionelle stoffer.et diagram over en elektrospinningsproces med 50 dyser, der bruges til at fremstille opstillede måtter af PVDF-nanofibre, hvor kobberstænger placeres parallelt på et transportbånd, og trinene er at fremstille tre flettede strukturer fra firelags monofilamentfilamenter.b SEM-billede og diameterfordeling af justerede PVDF-fibre.c SEM-billede af et fire-lags garn.d Trækstyrke og brudspænding af et 4-lags garn som funktion af snoning.e røntgendiffraktionsmønster af et fire-lags garn, der viser tilstedeværelsen af ​​alfa- og beta-faser.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Den hurtige udvikling af intelligente robotter og bærbare elektroniske enheder har givet anledning til mange nye enheder baseret på fleksible tryksensorer, og deres anvendelser inden for elektronik, industri og medicin er under hastig udvikling.
Piezoelektricitet er en elektrisk ladning genereret på et materiale, der er udsat for mekanisk belastning.Piezoelektricitet i asymmetriske materialer giver mulighed for et lineært reversibelt forhold mellem mekanisk belastning og elektrisk ladning.Derfor, når et stykke piezoelektrisk materiale er fysisk deformeret, skabes en elektrisk ladning og omvendt.
Piezoelektriske enheder kan bruge en gratis mekanisk kilde til at levere en alternativ strømkilde til elektroniske komponenter, der bruger lidt strøm.Enhedens materialetype og struktur er nøgleparametre for produktion af berøringsenheder baseret på elektromekanisk kobling.Ud over højspændings uorganiske materialer er mekanisk fleksible organiske materialer også blevet udforsket i bærbare enheder.
Polymerer forarbejdet til nanofibre ved elektrospinningsmetoder bruges i vid udstrækning som piezoelektriske energilagringsenheder.Piezoelektriske polymer nanofibre letter skabelsen af ​​stofbaserede designstrukturer til bærbare applikationer ved at give elektromekanisk generering baseret på mekanisk elasticitet i en række miljøer.
Til dette formål anvendes piezoelektriske polymerer i vid udstrækning, herunder PVDF og dets derivater, som har stærk piezoelektricitet.Disse PVDF-fibre trækkes og spindes til stoffer til piezoelektriske applikationer, herunder sensorer og generatorer.
Figur 2. Væv med stort areal og deres fysiske egenskaber.Fotografi af et stort 2/2 skudribbemønster op til 195 cm x 50 cm.b SEM-billede af et 2/2-skudmønster bestående af et PVDF-skud indskudt med to PET-baser.c Modulus og brudspænding i forskellige stoffer med 1/1, 2/2 og 3/3 skudkanter.d er ophængningsvinklen målt for stoffet.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
I nærværende arbejde er stofgeneratorer baseret på PVDF nanofiberfilamenter konstrueret ved hjælp af en sekventiel 50-jet elektrospinningsproces, hvor brugen af ​​50 dyser letter produktionen af ​​nanofibermåtter ved hjælp af et roterende båndtransportbånd.Forskellige vævningsstrukturer er skabt ved hjælp af PET-garn, herunder 1/1 (almindeligt), 2/2 og 3/3 skudribber.
Tidligere arbejde har rapporteret brugen af ​​kobber til fiberopretning i form af opstillede kobbertråde på fiberopsamlingstromler.Det nuværende arbejde består dog af parallelle kobberstænger med en afstand på 1,5 cm fra hinanden på et transportbånd for at hjælpe med at justere spindedyserne baseret på elektrostatiske interaktioner mellem indkommende ladede fibre og ladninger på overfladen af ​​fibrene, der er fastgjort til kobberfiberen.
I modsætning til tidligere beskrevne kapacitive eller piezoresistive sensorer, reagerer vævstryksensoren, der er foreslået i dette papir, på en lang række inputkræfter fra 0,02 til 694 Newton.Derudover beholdt den foreslåede stoftryksensor 81,3 % af dets oprindelige input efter fem standardvaske, hvilket indikerer tryksensorens holdbarhed.
Derudover viste følsomhedsværdier, der evaluerede spændings- og strømresultater for 1/1, 2/2 og 3/3 ribbestrikning, højspændingsfølsomhed på 83 og 36 mV/N til 2/2 og 3/3 ribbentryk.3 skudsensorer viste henholdsvis 245 % og 50 % højere følsomhed for disse tryksensorer sammenlignet med 24 mV/N skudtryksensoren 1/1.
Ris.3. Udvidet anvendelse af fuld-klud tryksensor.et eksempel på en indersålstryksensor lavet af 2/2 skudribbestof indsat under to cirkulære elektroder for at registrere forfod (lige under tæerne) og hælbevægelse.b Skematisk fremstilling af hvert trin af de enkelte trin i gangprocessen: hællanding, jordforbindelse, tåkontakt og benløft.c Spændingsudgangssignaler som svar på hver del af gangtrinnet til ganganalyse og d Forstærkede elektriske signaler forbundet med hver fase af gangarten.e Skematisk over en fuldvævstryksensor med en række af op til 12 rektangulære pixelceller med ledende linjer mønstret til at detektere individuelle signaler fra hver pixel.f Et 3D-kort over det elektriske signal, der genereres ved at trykke en finger på hver pixel.g Et elektrisk signal detekteres kun i den fingertrykte pixel, og der genereres intet sidesignal i andre pixels, hvilket bekræfter, at der ikke er krydstale.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Som konklusion demonstrerer denne undersøgelse en meget følsom og bærbar vævstryksensor, der inkorporerer PVDF nanofiber piezoelektriske filamenter.Fremstillede tryksensorer har en bred vifte af inputkræfter fra 0,02 til 694 Newton.
Halvtreds dyser blev brugt på en prototype elektrisk spindemaskine, og en kontinuerlig måtte af nanofibre blev produceret ved hjælp af en batch-transportør baseret på kobberstænger.Under intermitterende kompression viste det fremstillede 2/2 skudsømsstof en følsomhed på 83 mV/N, hvilket er omkring 245 % højere end 1/1 skudsømsstoffet.
De foreslåede all-woven tryksensorer overvåger elektriske signaler ved at udsætte dem for fysiologiske bevægelser, herunder vrid, bøjning, klem, løb og gang.Derudover er disse stoftrykmålere sammenlignelige med konventionelle stoffer med hensyn til holdbarhed, og bevarer cirka 81,3 % af deres oprindelige udbytte selv efter 5 standardvaske.Derudover er den fremstillede vævssensor effektiv i sundhedssystemet ved at generere elektriske signaler baseret på kontinuerlige segmenter af en persons gang.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Stof piezoelektrisk tryksensor baseret på elektrospundne polyvinylidenfluorid nanofibre med 50 dyser, afhængig af vævningsmønsteret.Fleksibel elektronik npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Ansvarsfraskrivelse: De synspunkter, der er udtrykt her, er de af forfatteren i hans personlige egenskab og afspejler ikke nødvendigvis synspunkter fra AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, ejeren og operatøren af ​​denne hjemmeside.Denne ansvarsfraskrivelse er en del af vilkårene for brug af denne hjemmeside.
Bhavna Kaveti er en videnskabsforfatter fra Hyderabad, Indien.Hun har MSc og MD fra Vellore Institute of Technology, Indien.i organisk og medicinsk kemi fra University of Guanajuato, Mexico.Hendes forskningsarbejde er relateret til udvikling og syntese af bioaktive molekyler baseret på heterocykler, og hun har erfaring med flertrins- og multikomponentsyntese.I løbet af sin doktorgradsforskning arbejdede hun med syntesen af ​​forskellige heterocyklus-baserede bundne og fusionerede peptidomimetiske molekyler, som forventes at have potentialet til yderligere at funktionalisere biologisk aktivitet.Mens hun skrev afhandlinger og forskningsartikler, udforskede hun sin passion for videnskabelig skrivning og kommunikation.
Cavity, Buffner.(11. august 2022).Fuld stof tryksensor designet til bærbar sundhedsovervågning.AZonano.Hentet 21. oktober 2022 fra https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner."En tryksensor i alt væv designet til bærbar sundhedsovervågning".AZonano.21. oktober 2022.21. oktober 2022.
Cavity, Buffner."En tryksensor i alt væv designet til bærbar sundhedsovervågning".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Pr. 21. oktober 2022).
Cavity, Buffner.2022. All-cloth tryksensor designet til bærbar sundhedsovervågning.AZoNano, tilgået 21. oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
I dette interview taler AZoNano med professor André Nel om et innovativt studie, han er involveret i, der beskriver udviklingen af ​​en "glasboble" nanobærer, der kan hjælpe lægemidler ind i bugspytkirtelkræftceller.
I dette interview taler AZoNano med UC Berkeleys King Kong Lee om hans Nobelprisvindende teknologi, optisk pincet.
I dette interview taler vi med SkyWater Technology om tilstanden i halvlederindustrien, hvordan nanoteknologi er med til at forme industrien og deres nye partnerskab.
Inoveno PE-550 er den bedst sælgende elektrospinnings-/sprøjtemaskine til kontinuerlig nanofiberproduktion.
Filmetrics R54 Avanceret arkmodstandskortlægningsværktøj til halvleder- og kompositwafere.