Vi använder kakor för att förbättra din upplevelse. Genom att fortsätta bläddra i den här webbplatsen samtycker du till vår användning av kakor. Ytterligare information.
Bärbara trycksensorer kan hjälpa till att övervaka människors hälsa och förverkliga interaktion mellan människor och dator. Insatser pågår för att skapa trycksensorer med en universell enhetsdesign och hög känslighet för mekanisk stress.
Studie: Vävmönsterberoende textil piezoelektrisk tryckomvandlare baserat på elektrospun -polyvinylidenfluorid nanofibrer med 50 munstycken. Bildkredit: African Studio/Shutterstock.com
En artikel publicerad i tidskriften NPJ Flexible Electronics rapporterar om tillverkning av piezoelektriska tryckomvandlare för tyger med användning av polyetylentereftalat (PET) varpgarn och polyvinylidenfluorid (PVDF) inslag. Prestanda för den utvecklade trycksensorn i förhållande till tryckmätning baserat på vävmönstret demonstreras på en tygskala på cirka 2 meter.
Resultaten visar att känsligheten för en trycksensor optimerad med 2/2 canard -designen är 245% högre än den för 1/1 canard -designen. Dessutom användes olika ingångar för att utvärdera prestandan för de optimerade tygerna, inklusive flexion, pressning, rynkor, vridning och olika mänskliga rörelser. I detta arbete uppvisar en vävnadsbaserad trycksensor med en sensorpixeluppsättning stabila perceptuella egenskaper och hög känslighet.
Ris. 1. Beredning av PVDF -trådar och multifunktionella tyger. Ett diagram över en 50-nozzle elektrospinningsprocess som används för att producera inriktade mattor av PVDF-nanofibrer, där kopparstänger placeras parallellt på ett transportband, och stegen är att framställa tre flätade strukturer från fyrskikts monofilamentfilament. B SEM -bild och diameterfördelning av inriktade PVDF -fibrer. C SEM-bild av ett fyra-lags garn. D draghållfasthet och belastning vid brytning av ett fyra-lags garn som en funktion av vridning. E röntgendiffraktionsmönster för ett fyra-lags garn som visar närvaron av alfa- och beta-faser. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Den snabba utvecklingen av intelligenta robotar och bärbara elektroniska enheter har gett upphov till många nya enheter baserade på flexibla trycksensorer, och deras tillämpningar inom elektronik, industri och medicin utvecklas snabbt.
Piezoelektricitet är en elektrisk laddning som genereras på ett material som utsätts för mekanisk stress. Piezoelektricitet i asymmetriska material möjliggör ett linjärt reversibelt samband mellan mekanisk stress och elektrisk laddning. Därför, när en bit piezoelektriskt material är fysiskt deformerat, skapas en elektrisk laddning och vice versa.
Piezoelektriska enheter kan använda en gratis mekanisk källa för att tillhandahålla en alternativ kraftkälla för elektroniska komponenter som konsumerar lite kraft. Enhetens typ av material och struktur är nyckelparametrar för produktion av beröringsanordningar baserade på elektromekanisk koppling. Förutom oorganiska material med hög spänning har mekaniskt flexibla organiska material också undersökts i bärbara enheter.
Polymerer bearbetade till nanofibrer genom elektrospinningsmetoder används ofta som piezoelektriska energilagringsenheter. Piezoelektriska polymernanofibrer underlättar skapandet av tygbaserade designstrukturer för bärbara tillämpningar genom att tillhandahålla elektromekanisk generation baserad på mekanisk elasticitet i olika miljöer.
För detta ändamål används piezoelektriska polymerer i stor utsträckning, inklusive PVDF och dess derivat, som har stark piezoelektricitet. Dessa PVDF -fibrer dras och snurras i tyger för piezoelektriska applikationer inklusive sensorer och generatorer.
Bild 2. Vävnader i stora områden och deras fysiska egenskaper. Fotografi av ett stort 2/2 weftribbmönster upp till 195 cm x 50 cm. B SEM -bild av ett 2/2 inslagsmönster bestående av en PVDF -inslag sammanflätad med två PET -baser. C -modul och belastning vid brytning i olika tyger med 1/1, 2/2 och 3/3 inslag. D är den hängande vinkeln uppmätt för tyget. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
I det aktuella arbetet konstrueras tyggeneratorer baserade på PVDF-nanofiberfilament med en sekventiell 50-jetelektrospinningsprocess, där användningen av 50 munstycken underlättar produktionen av nanofibermattor med hjälp av ett roterande bältestransportband. Olika vävstrukturer skapas med husdjursgarn, inklusive 1/1 (vanlig), 2/2 och 3/3 inslag.
Tidigare arbete har rapporterat användningen av koppar för fiberinriktning i form av inriktade koppartråd på fiberuppsamlingstrummor. Det nuvarande arbetet består emellertid av parallella kopparstänger åtskilda 1,5 cm från varandra på ett transportband för att hjälpa till att anpassa spinnarna baserat på elektrostatiska interaktioner mellan inkommande laddade fibrer och laddningar på ytan av fibrerna fästa vid kopparfiber.
Till skillnad från tidigare beskrivna kapacitiva eller piezoresistiva sensorer svarar vävnadstrycksensorn som föreslås i detta dokument på ett brett spektrum av ingångskrafter från 0,02 till 694 NewTons. Dessutom behöll den föreslagna tygtrycksensorn 81,3% av dess ursprungliga ingång efter fem standardtvättar, vilket indikerar trycksensorns hållbarhet.
Dessutom visade känslighetsvärden utvärdering av spänning och strömresultat för 1/1, 2/2 och 3/3 ribbstickning högspänningskänslighet på 83 och 36 mV/n till 2/2 och 3/3 ribbtryck. 3 Inslagssensorer visade 245% respektive 50% högre känslighet för dessa trycksensorer jämfört med 24 MV/N Weft -trycksensorn 1/1.
Ris. 3. Utökad applicering av fullduktryckssensor. Ett exempel på en innersollryckssensor gjord av 2/2 inslag ribbat tyg som är insatt under två cirkulära elektroder för att upptäcka framfoten (strax under tårna) och hälrörelsen. B Schematisk representation av varje steg i de enskilda stegen i gångprocessen: hällandning, jordning, tåkontakt och benlyft. C -spänningsutgångssignaler som svar på varje del av gångsteget för gånganalys och D -amplifierade elektriska signaler associerade med varje fas i gången. E -schemat för en full vävnadstrycksensor med en rad upp till 12 rektangulära pixelceller med ledande linjer mönstrade för att upptäcka enskilda signaler från varje pixel. f En 3D -karta över den elektriska signalen som genereras genom att trycka på ett finger på varje pixel. g En elektrisk signal detekteras endast i den fingerpressade pixeln, och ingen sidosignal genereras i andra pixlar, vilket bekräftar att det inte finns någon övergång. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Sammanfattningsvis visar denna studie en mycket känslig och bärbar vävnadstrycksensor som innehåller PVDF -nanofiber piezoelektriska filament. Tillverkade trycksensorer har ett brett utbud av ingångskrafter från 0,02 till 694 Newtons.
Femtio munstycken användes på en elektrisk spinnmaskin för prototyp, och en kontinuerlig matta av nanofibrer producerades med användning av en satstransportör baserat på kopparstänger. Under intermittent komprimering visade det tillverkade 2/2 inslaget för inflykten en känslighet på 83 mV/n, vilket är cirka 245% högre än 1/1 inslaget fönstertyg.
De föreslagna all-vävda trycksensorerna övervakar elektriska signaler genom att utsätta dem för fysiologiska rörelser, inklusive vridning, böjning, pressning, springa och gå. Dessutom är dessa tygtryckmätare jämförbara med konventionella tyger när det gäller hållbarhet, vilket bibehåller cirka 81,3% av deras ursprungliga utbyte även efter 5 standardtvättar. Dessutom är den tillverkade vävnadssensorn effektiv i sjukvårdssystemet genom att generera elektriska signaler baserat på kontinuerliga segment av en persons promenader.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Tyg piezoelektrisk trycksensor baserad på elektrospun -polyvinylidenfluorid -nanofibrer med 50 munstycken, beroende på vävmönstret. Flexibel elektronik NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Friskrivningsklausul: De åsikter som uttrycks här är författaren i hans personliga kapacitet och återspeglar inte nödvändigtvis åsikter från Azom.com Limited T/A Azonetwork, ägaren och operatören av denna webbplats. Denna ansvarsfriskrivning är en del av användarvillkoren för denna webbplats.
Bhavna Kaveti är en vetenskapsförfattare från Hyderabad, Indien. Hon har MSC och MD från Vellore Institute of Technology, Indien. i organisk och medicinsk kemi från University of Guanajuato, Mexiko. Hennes forskningsarbete är relaterat till utveckling och syntes av bioaktiva molekyler baserade på heterocykler, och hon har erfarenhet av flersteg och multikomponentsyntes. Under sin doktorandforskning arbetade hon med syntesen av olika heterocykelbaserade bundna och smälta peptidomimetiska molekyler som förväntas ha potential att ytterligare funktionalisera biologisk aktivitet. När hon skrev avhandlingar och forskningsdokument utforskade hon sin passion för vetenskaplig skrivande och kommunikation.
Havitet, Buffner. (11 augusti 2022). Fullt tygtrycksensor designad för bärbar hälsoövervakning. Azonano. Hämtad 21 oktober 2022 från https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Havitet, Buffner. ”En trycksensor för allvävnad utformad för bärbar hälsoövervakning”. Azonano.21 oktober 2022.21 oktober 2022.
Havitet, Buffner. ”En trycksensor för allvävnad utformad för bärbar hälsoövervakning”. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Från och med 21 oktober 2022).
Havitet, Buffner. 2022. Allduk trycksensor utformad för bärbar hälsoövervakning. Azonano, åtkom 21 oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
I den här intervjun pratar Azonano med professor André Nel om en innovativ studie som han är involverad i som beskriver utvecklingen av en "glasbubbla" nanocarrier som kan hjälpa läkemedel att komma in i bukspottkörtelcancerceller.
I den här intervjun pratar Azonano med UC Berkeleys kung Kong Lee om sin Nobelprisvinnande teknik, optiska pincett.
I den här intervjun pratar vi med Skywater Technology om halvledarindustrins tillstånd, hur nanoteknologi hjälper till att forma branschen och deras nya partnerskap.
Inoveno PE-550 är den bästsäljande elektrospinning/sprutmaskinen för kontinuerlig nanofiberproduktion.
Filmetrics R54 Avancerat mappningsverktyg för ark motstånd för halvledare och sammansatta skivor.