Ons gebruik koekies om jou ervaring te verbeter. Deur voort te gaan om hierdie webwerf te besoek, stem jy in tot ons gebruik van koekies. Bykomende inligting.
Draagbare druksensors kan help om menslike gesondheid te monitor en mens-rekenaar-interaksie te verwesenlik. Pogings is aan die gang om druksensors met 'n universele toestelontwerp en hoë sensitiwiteit vir meganiese spanning te skep.
Studie: Weefpatroon-afhanklike tekstiel-piezo-elektriese druktransduktor gebaseer op elektrogespinde polivinilideenfluoried-nanovesels met 50 spuitstukke. Beeldkrediet: African Studio/Shutterstock.com
'n Artikel gepubliseer in die tydskrif npj Flexible Electronics rapporteer oor die vervaardiging van piezo-elektriese druktransduktors vir materiale met behulp van poliëtileentereftalaat (PET)-skeringgarings en polivinilideenfluoried (PVDF)-inslaggarings. Die werkverrigting van die ontwikkelde druksensor in verhouding tot drukmeting gebaseer op die weefpatroon word gedemonstreer op 'n lapskaal van ongeveer 2 meter.
Die resultate toon dat die sensitiwiteit van 'n druksensor wat met die 2/2 canard-ontwerp geoptimaliseer is, 245% hoër is as dié van die 1/1 canard-ontwerp. Daarbenewens is verskeie insette gebruik om die werkverrigting van die geoptimaliseerde materiale te evalueer, insluitend fleksie, druk, kreukel, draai en verskeie menslike bewegings. In hierdie werk vertoon 'n weefselgebaseerde druksensor met 'n sensorpixelskikking stabiele perseptuele eienskappe en hoë sensitiwiteit.
Rys. 1. Voorbereiding van PVDF-drade en multifunksionele materiale. 'n Diagram van 'n 50-spuitstuk elektrospinproses wat gebruik word om gerigte matte van PVDF-nanovesels te produseer, waar koperstawe parallel op 'n vervoerband geplaas word, en die stappe is om drie gevlegte strukture van vierlaag-monofilamentfilamente voor te berei. b SEM-beeld en deursneeverspreiding van gerigte PVDF-vesels. c SEM-beeld van 'n vierlaaggaring. d Treksterkte en vervorming by breek van 'n vierlaaggaring as 'n funksie van draaiing. e X-straaldiffraksiepatroon van 'n vierlaaggaring wat die teenwoordigheid van alfa- en beta-fases toon. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Die vinnige ontwikkeling van intelligente robotte en draagbare elektroniese toestelle het aanleiding gegee tot baie nuwe toestelle gebaseer op buigsame druksensors, en hul toepassings in elektronika, nywerheid en medisyne ontwikkel vinnig.
Piëzo-elektrisiteit is 'n elektriese lading wat gegenereer word op 'n materiaal wat aan meganiese spanning onderwerp word. Piëzo-elektrisiteit in asimmetriese materiale maak voorsiening vir 'n lineêre omkeerbare verhouding tussen meganiese spanning en elektriese lading. Daarom, wanneer 'n stuk piezo-elektriese materiaal fisies vervorm word, word 'n elektriese lading geskep, en andersom.
Piezo-elektriese toestelle kan 'n vrye meganiese bron gebruik om 'n alternatiewe kragbron te bied vir elektroniese komponente wat min krag verbruik. Die tipe materiaal en struktuur van die toestel is sleutelparameters vir die produksie van aanraaktoestelle gebaseer op elektromeganiese koppeling. Benewens hoëspanning-anorganiese materiale, is meganies buigsame organiese materiale ook in draagbare toestelle ondersoek.
Polimere wat deur elektrospinmetodes tot nanovesels verwerk word, word wyd gebruik as piezo-elektriese energiebergingstoestelle. Piezo-elektriese polimeer-nanovesels fasiliteer die skepping van materiaalgebaseerde ontwerpstrukture vir draagbare toepassings deur elektromeganiese opwekking gebaseer op meganiese elastisiteit in 'n verskeidenheid omgewings te verskaf.
Vir hierdie doel word piezo-elektriese polimere wyd gebruik, insluitend PVDF en sy derivate, wat sterk piezo-elektrisiteit het. Hierdie PVDF-vesels word getrek en gespin in materiale vir piezo-elektriese toepassings, insluitend sensors en kragopwekkers.
Figuur 2. Groot area weefsels en hul fisiese eienskappe. Foto van 'n groot 2/2 inslag ribpatroon tot 195 cm x 50 cm. b SEM-beeld van 'n 2/2 inslagpatroon bestaande uit een PVDF inslag tussen twee PET basisse. c Modulus en vervorming by breuk in verskeie materiale met 1/1, 2/2 en 3/3 inslagrande. d is die hanghoek gemeet vir die materiaal. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
In die huidige werk word materiaalgenerators gebaseer op PVDF-nanoveselfilamente gebou met behulp van 'n opeenvolgende 50-straal elektrospinproses, waar die gebruik van 50 spuitstukke die produksie van nanoveselmatte met behulp van 'n roterende bandtransportband vergemaklik. Verskeie weefstrukture word geskep met behulp van PET-gare, insluitend 1/1 (effens), 2/2 en 3/3 inslagribbes.
Vorige werk het die gebruik van koper vir veselbelyning in die vorm van gerigte koperdrade op veselversamelingsdromme gerapporteer. Die huidige werk bestaan ​​egter uit parallelle koperstawe wat 1.5 cm uitmekaar op 'n vervoerband gespasieer is om te help om die spindoppe in lyn te bring gebaseer op elektrostatiese interaksies tussen inkomende gelaaide vesels en ladings op die oppervlak van die vesels wat aan die kopervesel geheg is.
Anders as voorheen beskryfde kapasitiewe of piezoresistiewe sensors, reageer die weefseldruksensor wat in hierdie artikel voorgestel word op 'n wye reeks insetkragte van 0.02 tot 694 Newton. Daarbenewens het die voorgestelde stofdruksensor 81.3% van sy oorspronklike inset behou na vyf standaardwasbeurte, wat die duursaamheid van die druksensor aandui.
Daarbenewens het sensitiwiteitswaardes wat spanning- en stroomresultate vir 1/1, 2/2 en 3/3 ribbreiwerk evalueer, hoë spanningsensitiwiteit van 83 en 36 mV/N tot 2/2 en 3/3 ribdruk getoon. 3 inslagsensors het onderskeidelik 245% en 50% hoër sensitiwiteit vir hierdie druksensors getoon in vergelyking met die 24 mV/N inslagdruksensor 1/1.
Rice. 3. Uitgebreide toepassing van volstofdruksensor. a Voorbeeld van 'n binnesooldruksensor gemaak van 2/2-inslag geribde materiaal wat onder twee sirkelvormige elektrodes geplaas word om voorvoet (net onder die tone) en hakbeweging op te spoor. b Skematiese voorstelling van elke stadium van die individuele stappe in die loopproses: haklanding, gronding, toonkontak en beenligging. c Spanningsuitsetseine in reaksie op elke deel van die gangstap vir ganganalise en d Versterkte elektriese seine wat met elke fase van die gang geassosieer word. e Skematiese voorstelling van 'n volweefseldruksensor met 'n skikking van tot 12 reghoekige pixelselle met geleidende lyne wat gepatroneer is om individuele seine van elke pixel op te spoor. f 'n 3D-kaart van die elektriese sein wat gegenereer word deur 'n vinger op elke pixel te druk. g 'n Elektriese sein word slegs in die vingergedrukte pixel opgespoor, en geen sysein word in ander pixels gegenereer nie, wat bevestig dat daar geen kruisspraak is nie. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Ten slotte demonstreer hierdie studie 'n hoogs sensitiewe en draagbare weefseldruksensor wat PVDF-nanovesel-piezo-elektriese filamente insluit. Vervaardigde druksensors het 'n wye reeks insetkragte van 0.02 tot 694 Newton.
Vyftig spuitstukke is op een prototipe elektriese spinmasjien gebruik, en 'n deurlopende mat van nanovesels is vervaardig met behulp van 'n bondeltransportband gebaseer op koperstawe. Onder intermitterende kompressie het die vervaardigde 2/2-inslagsoomstof 'n sensitiwiteit van 83 mV/N getoon, wat ongeveer 245% hoër is as die 1/1-inslagsoomstof.
Die voorgestelde volledig geweefde druksensors monitor elektriese seine deur hulle aan fisiologiese bewegings te onderwerp, insluitend draai, buig, druk, hardloop en loop. Boonop is hierdie materiaaldrukmeters vergelykbaar met konvensionele materiale wat duursaamheid betref, en behou hulle ongeveer 81,3% van hul oorspronklike opbrengs selfs na 5 standaardwasgoed. Boonop is die vervaardigde weefselsensor effektief in die gesondheidsorgstelsel deur elektriese seine te genereer gebaseer op deurlopende segmente van 'n persoon se loop.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Piezo-elektriese druksensor vir materiaal gebaseer op elektrogespinde polivinilideenfluoried-nanovesels met 50 spuitstukke, afhangende van die weefpatroon. Buigsame elektronika (npj). https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Vrywaring: Die menings wat hier uitgespreek word, is dié van die outeur in sy persoonlike hoedanigheid en weerspieël nie noodwendig die menings van AZoM.com Limited H/A AZoNetwork, die eienaar en operateur van hierdie webwerf nie. Hierdie vrywaring is deel van die gebruiksvoorwaardes van hierdie webwerf.
Bhavna Kaveti is 'n wetenskapskrywer van Hyderabad, Indië. Sy het 'n MSc en MD van die Vellore Instituut vir Tegnologie, Indië, in organiese en medisinale chemie van die Universiteit van Guanajuato, Mexiko. Haar navorsingswerk hou verband met die ontwikkeling en sintese van bioaktiewe molekules gebaseer op heterosikliese verbindings, en sy het ervaring in multistap- en multikomponentsintese. Tydens haar doktorale navorsing het sy gewerk aan die sintese van verskeie heterosikliese-gebaseerde gebonde en gefuseerde peptidomimetiese molekules wat na verwagting die potensiaal het om biologiese aktiwiteit verder te funksionaliseer. Terwyl sy proefskrifte en navorsingsartikels geskryf het, het sy haar passie vir wetenskaplike skryfwerk en kommunikasie verken.
Holte, Buffner. (11 Augustus 2022). Volledige stofdruksensor ontwerp vir draagbare gesondheidsmonitering. AZonano. Ontsluit op 21 Oktober 2022 van https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Holte, Buffner. “’n Weefseldruksensor ontwerp vir draagbare gesondheidsmonitering”. AZonano.21 Oktober 2022.21 Oktober 2022.
Cavity, Buffner. “’n Weefseldruksensor ontwerp vir draagbare gesondheidsmonitering”. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Vanaf 21 Oktober 2022).
Holte, Buffner. 2022. Druksensor van doek, ontwerp vir draagbare gesondheidsmonitering. AZoNano, verkry op 21 Oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
In hierdie onderhoud gesels AZoNano met professor André Nel oor 'n innoverende studie waaraan hy betrokke is wat die ontwikkeling van 'n "glasborrel"-nanodraer beskryf wat medisyne kan help om pankreaskankerselle binne te dring.
In hierdie onderhoud gesels AZoNano met UC Berkeley se King Kong Lee oor sy Nobelpryswenner-tegnologie, optiese pincet.
In hierdie onderhoud gesels ons met SkyWater Technology oor die stand van die halfgeleierbedryf, hoe nanotegnologie help om die bedryf te vorm, en hul nuwe vennootskap.
Inoveno PE-550 is die topverkoper-elektrospin-/spuitmasjien vir deurlopende nanoveselproduksie.
Filmetrics R54 Gevorderde plaatweerstandskarteringsinstrument vir halfgeleier- en saamgestelde wafers.