We gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren.Door verder te surfen op deze site, gaat u akkoord met ons gebruik van cookies.Extra informatie.
Draagbare druksensoren kunnen helpen de menselijke gezondheid te bewaken en interactie tussen mens en computer te realiseren.Er worden inspanningen geleverd om druksensoren te creëren met een universeel apparaatontwerp en een hoge gevoeligheid voor mechanische belasting.
Studie: weefpatroonafhankelijke piëzo-elektrische druktransducer van textiel op basis van elektrogesponnen polyvinylideenfluoride nanovezels met 50 mondstukken.Afbeelding tegoed: African Studio/Shutterstock.com
Een artikel gepubliceerd in het tijdschrift npj Flexible Electronics rapporteert over de fabricage van piëzo-elektrische druktransducers voor weefsels met polyethyleentereftalaat (PET) kettinggarens en polyvinylideenfluoride (PVDF) inslaggarens.De prestatie van de ontwikkelde druksensor in relatie tot drukmeting op basis van het weefpatroon wordt gedemonstreerd op een doekschaal van circa 2 meter.
De resultaten laten zien dat de gevoeligheid van een druksensor die is geoptimaliseerd met behulp van het 2/2 canard-ontwerp 245% hoger is dan die van het 1/1 canard-ontwerp.Daarnaast werden verschillende inputs gebruikt om de prestaties van de geoptimaliseerde stoffen te evalueren, waaronder flexie, knijpen, rimpelen, draaien en verschillende menselijke bewegingen.In dit werk vertoont een op weefsel gebaseerde druksensor met een sensorpixelarray stabiele perceptuele kenmerken en hoge gevoeligheid.
Rijst.1. Voorbereiding van PVDF-draden en multifunctionele stoffen.een diagram van een elektrospinproces met 50 mondstukken dat wordt gebruikt om uitgelijnde matten van PVDF-nanovezels te produceren, waarbij koperen staven parallel op een transportband worden geplaatst, en de stappen zijn om drie gevlochten structuren te maken van vierlaagse monofilamentfilamenten.b SEM-beeld en diameterverdeling van uitgelijnde PVDF-vezels.c SEM-afbeelding van een vierdraads garen.d Treksterkte en rek bij breuk van een vierdraads garen als functie van twist.e Röntgendiffractiepatroon van een vierlaags garen dat de aanwezigheid van alfa- en bètafasen aantoont.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
De snelle ontwikkeling van intelligente robots en draagbare elektronische apparaten heeft geleid tot veel nieuwe apparaten op basis van flexibele druksensoren, en hun toepassingen in elektronica, industrie en geneeskunde ontwikkelen zich snel.
Piëzo-elektriciteit is een elektrische lading die wordt gegenereerd op een materiaal dat wordt blootgesteld aan mechanische spanning.Piëzo-elektriciteit in asymmetrische materialen zorgt voor een lineaire omkeerbare relatie tussen mechanische spanning en elektrische lading.Daarom, wanneer een stuk piëzo-elektrisch materiaal fysiek wordt vervormd, wordt er een elektrische lading gecreëerd en vice versa.
Piëzo-elektrische apparaten kunnen een gratis mechanische bron gebruiken om een ​​alternatieve stroombron te bieden voor elektronische componenten die weinig stroom verbruiken.Het type materiaal en de structuur van het apparaat zijn belangrijke parameters voor de productie van aanraakapparaten op basis van elektromechanische koppeling.Naast anorganische materialen met hoge spanning, zijn ook mechanisch flexibele organische materialen onderzocht in draagbare apparaten.
Polymeren die door elektrospinmethoden tot nanovezels zijn verwerkt, worden veel gebruikt als piëzo-elektrische energieopslagapparaten.Piëzo-elektrische polymere nanovezels vergemakkelijken het creëren van op textiel gebaseerde ontwerpstructuren voor draagbare toepassingen door elektromechanische generatie te bieden op basis van mechanische elasticiteit in verschillende omgevingen.
Voor dit doel worden piëzo-elektrische polymeren veel gebruikt, waaronder PVDF en zijn derivaten, die een sterke piëzo-elektriciteit hebben.Deze PVDF-vezels worden getrokken en gesponnen tot stoffen voor piëzo-elektrische toepassingen, waaronder sensoren en generatoren.
Figuur 2. Grote weefsels en hun fysische eigenschappen.Foto van een groot 2/2 inslagribpatroon tot 195 cm x 50 cm.b SEM-afbeelding van een 2/2 inslagpatroon bestaande uit één PVDF-inslag met daartussen twee PET-bases.c Modulus en rek bij breuk in diverse stoffen met 1/1, 2/2 en 3/3 inslagranden.d is de ophanghoek gemeten voor de stof.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
In het huidige werk worden stofgeneratoren op basis van PVDF-nanovezelfilamenten geconstrueerd met behulp van een sequentieel elektrospinproces met 50 jets, waarbij het gebruik van 50 spuitmonden de productie van nanovezelmatten vergemakkelijkt met behulp van een roterende transportband.Met PET-garen ontstaan ​​verschillende weefstructuren, waaronder 1/1 (plain), 2/2 en 3/3 inslagribben.
Eerder werk heeft melding gemaakt van het gebruik van koper voor vezeluitlijning in de vorm van uitgelijnde koperdraden op vezelverzameltrommels.Het huidige werk bestaat echter uit parallelle koperen staven met een onderlinge afstand van 1,5 cm op een transportband om de spindoppen uit te lijnen op basis van elektrostatische interacties tussen binnenkomende geladen vezels en ladingen op het oppervlak van de vezels die aan de kopervezel zijn bevestigd.
In tegenstelling tot eerder beschreven capacitieve of piëzoresistieve sensoren, reageert de in dit artikel voorgestelde weefseldruksensor op een breed scala aan invoerkrachten van 0,02 tot 694 Newton.Bovendien behield de voorgestelde stofdruksensor 81,3% van zijn oorspronkelijke invoer na vijf standaard wasbeurten, wat de duurzaamheid van de druksensor aangeeft.
Bovendien vertoonden gevoeligheidswaarden die spannings- en stroomresultaten evalueerden voor 1/1, 2/2 en 3/3 ribbreien een hoge spanningsgevoeligheid van 83 en 36 mV/N tot 2/2 en 3/3 ribdruk.3 inslagsensoren vertoonden respectievelijk een 245% en 50% hogere gevoeligheid voor deze druksensoren in vergelijking met de 24 mV/N inslagdruksensor 1/1.
Rijst.3. Uitgebreide toepassing van volledig beklede druksensor.a Voorbeeld van een binnenzooldruksensor gemaakt van 2/2 inslag geribbelde stof die onder twee ronde elektroden is ingebracht om voorvoet (net onder de tenen) en hielbeweging te detecteren.b Schematische weergave van elke fase van de afzonderlijke stappen in het loopproces: hiellanding, gronding, teencontact en beenlift.c Uitgangsspanningssignalen als reactie op elk onderdeel van de loopstap voor loopanalyse en d Versterkte elektrische signalen die horen bij elke fase van het looppatroon.e Schema van een volledige weefseldruksensor met een reeks van maximaal 12 rechthoekige pixelcellen met geleidende lijnen die zijn gevormd om individuele signalen van elke pixel te detecteren.f Een 3D-kaart van het elektrische signaal dat wordt gegenereerd door met een vinger op elke pixel te drukken.g Er wordt alleen een elektrisch signaal gedetecteerd in de met de vinger ingedrukte pixel en er wordt geen zijsignaal gegenereerd in andere pixels, wat bevestigt dat er geen overspraak is.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
Concluderend demonstreert deze studie een zeer gevoelige en draagbare weefseldruksensor met PVDF nanovezel piëzo-elektrische filamenten.Gefabriceerde druksensoren hebben een breed scala aan ingangskrachten van 0,02 tot 694 Newton.
Op één prototype van een elektrische spinmachine werden vijftig spuitmonden gebruikt en een continue mat van nanovezels werd geproduceerd met behulp van een batchtransportband op basis van koperen staven.Onder intermitterende compressie vertoonde de vervaardigde 2/2 inslagzoomstof een gevoeligheid van 83 mV/N, wat ongeveer 245% hoger is dan de 1/1 inslagzoomstof.
De voorgestelde volledig geweven druksensoren bewaken elektrische signalen door ze te onderwerpen aan fysiologische bewegingen, waaronder draaien, buigen, knijpen, rennen en lopen.Bovendien zijn deze stofdrukmeters qua duurzaamheid vergelijkbaar met conventionele stoffen en behouden ze ongeveer 81,3% van hun oorspronkelijke opbrengst, zelfs na 5 standaard wasbeurten.Bovendien is de gefabriceerde weefselsensor effectief in de gezondheidszorg door elektrische signalen te genereren op basis van doorlopende segmenten van iemands lopen.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Stoffen piëzo-elektrische druksensor op basis van elektrogesponnen polyvinylideenfluoride nanovezels met 50 mondstukken, afhankelijk van het weefpatroon.Flexibele elektronica npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Disclaimer: de hier geuite meningen zijn die van de auteur op persoonlijke titel en weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs de mening van AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, de eigenaar en exploitant van deze website.Deze disclaimer maakt deel uit van de gebruiksvoorwaarden van deze website.
Bhavna Kaveti is een wetenschapsschrijver uit Hyderabad, India.Ze heeft MSc en MD van het Vellore Institute of Technology, India.in organische en medicinale chemie aan de Universiteit van Guanajuato, Mexico.Haar onderzoekswerk houdt verband met de ontwikkeling en synthese van bioactieve moleculen op basis van heterocycli, en ze heeft ervaring met meerstaps- en meercomponentensynthese.Tijdens haar doctoraatsonderzoek werkte ze aan de synthese van verschillende op heterocyclische verbindingen gebaseerde gebonden en gefuseerde peptidomimetische moleculen waarvan wordt verwacht dat ze de potentie hebben om biologische activiteit verder te functionaliseren.Tijdens het schrijven van dissertaties en onderzoekspapers verkende ze haar passie voor wetenschappelijk schrijven en communicatie.
Holte, Buffner.(11 augustus 2022).Volledig stoffen druksensor ontworpen voor draagbare gezondheidsmonitoring.AZonano.Op 21 oktober 2022 opgehaald van https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Holte, Buffner."Een druksensor voor alle weefsels, ontworpen voor draagbare gezondheidsmonitoring".AZonano.21 oktober 2022 .21 oktober 2022 .
Holte, Buffner."Een druksensor voor alle weefsels, ontworpen voor draagbare gezondheidsmonitoring".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Vanaf 21 oktober 2022).
Holte, Buffner.2022. Druksensor volledig van textiel, ontworpen voor draagbare gezondheidsmonitoring.AZoNano, geraadpleegd op 21 oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
In dit interview praat AZoNano met professor André Nel over een innovatieve studie waarbij hij betrokken is en die de ontwikkeling beschrijft van een "glazen bubbel" nanodrager die medicijnen kan helpen om alvleesklierkankercellen binnen te dringen.
In dit interview praat AZoNano met UC Berkeley's King Kong Lee over zijn Nobelprijswinnende technologie, optische pincet.
In dit interview praten we met SkyWater Technology over de toestand van de halfgeleiderindustrie, hoe nanotechnologie helpt om de industrie vorm te geven, en hun nieuwe samenwerking.
Inoveno PE-550 is de best verkochte elektrospin-/spuitmachine voor continue productie van nanovezels.
Filmetrics R54 Geavanceerd hulpmiddel voor het in kaart brengen van de bladweerstand voor halfgeleider- en composietwafers.