Mēs izmantojam sīkfailus, lai uzlabotu jūsu pieredzi. Turpinot pārlūkot šo vietni, jūs piekrītat mūsu sīkfailu lietošanai. Papildinformācija.
Valkājami spiediena sensori var palīdzēt uzraudzīt cilvēku veselību un īstenot cilvēka un datora mijiedarbību. Tiek strādāts pie spiediena sensoru izveides ar universālu ierīces dizainu un augstu jutību pret mehānisko spriegumu.
Pētījums: No pinuma raksta atkarīgs tekstila pjezoelektriskais spiediena pārveidotājs, kura pamatā ir elektrostatiski vērptas polivinilidēnfluorīda nanofibras ar 50 sprauslām. Attēla kredīts: African Studio/Shutterstock.com
Žurnālā “npj Flexible Electronics” publicēts raksts par pjezoelektrisko spiediena devēju izgatavošanu audumiem, izmantojot polietilēntereftalāta (PET) šķēru dziju un polivinilidēnfluorīda (PVDF) audu dziju. Izstrādātā spiediena sensora veiktspēja saistībā ar spiediena mērīšanu, pamatojoties uz pinuma rakstu, ir demonstrēta uz aptuveni 2 metru auduma mēroga.
Rezultāti rāda, ka spiediena sensora, kas optimizēts, izmantojot 2/2 "pīpes" dizainu, jutība ir par 245 % augstāka nekā 1/1 "pīpes" dizainam. Turklāt optimizēto audu veiktspējas novērtēšanai tika izmantoti dažādi ievades dati, tostarp saliekšanās, saspiešanās, grumbuļošanās, sagriešanās un dažādas cilvēka kustības. Šajā darbā uz audiem balstīts spiediena sensors ar sensora pikseļu masīvu uzrāda stabilas uztveres īpašības un augstu jutību.
Rīsi. 1. PVDF diegu un daudzfunkcionālu audumu sagatavošana. a 50 sprauslu elektrostatiskās vērpšanas procesa diagramma, ko izmanto, lai ražotu izlīdzinātus PVDF nanofibru paklājus, kur vara stieņi ir novietoti paralēli uz konveijera lentes, un soļi ir sagatavot trīs pītas struktūras no četrslāņu monofilamentu pavedieniem. b Izlīdzinātu PVDF šķiedru SEM attēls un diametra sadalījums. c Četršķiedru dzijas SEM attēls. d Četršķiedru dzijas stiepes izturība un deformācija pārraušanas brīdī kā savīšanas funkcija. e Četršķiedru dzijas rentgenstaru difrakcijas attēls, kas parāda alfa un beta fāžu klātbūtni. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Inteliģento robotu un valkājamo elektronisko ierīču straujā attīstība ir radījusi daudzas jaunas ierīces, kuru pamatā ir elastīgi spiediena sensori, un to pielietojums elektronikā, rūpniecībā un medicīnā strauji attīstās.
Pjezoelektrība ir elektriskais lādiņš, kas rodas materiālā, kas pakļauts mehāniskai slodzei. Pjezoelektrība asimetriskos materiālos nodrošina lineāru, atgriezenisku sakarību starp mehānisko spriegumu un elektrisko lādiņu. Tādēļ, kad pjezoelektriska materiāla gabals tiek fiziski deformēts, rodas elektriskais lādiņš un otrādi.
Pjezoelektriskās ierīces var izmantot brīvu mehānisku avotu, lai nodrošinātu alternatīvu barošanas avotu elektroniskām sastāvdaļām, kas patērē maz enerģijas. Ierīces materiāla veids un struktūra ir galvenie parametri skārienjutīgu ierīču ražošanā, kuru pamatā ir elektromehāniskā sasaiste. Papildus augstsprieguma neorganiskajiem materiāliem valkājamās ierīcēs ir pētīti arī mehāniski elastīgi organiskie materiāli.
Ar elektrostatiskās vērpšanas metodēm nanofibros pārstrādāti polimēri tiek plaši izmantoti kā pjezoelektriskās enerģijas uzkrāšanas ierīces. Pjezoelektriskās polimēru nanofibras atvieglo uz auduma bāzes veidotu dizaina struktūru izveidi valkājamām lietojumprogrammām, nodrošinot elektromehānisku ģenerēšanu, kuras pamatā ir mehāniskā elastība dažādās vidēs.
Šim nolūkam plaši tiek izmantoti pjezoelektriskie polimēri, tostarp PVDF un tā atvasinājumi, kuriem piemīt spēcīga pjezoelektrība. Šīs PVDF šķiedras tiek stieptas un vērptas audumos pjezoelektriskiem pielietojumiem, tostarp sensoriem un ģeneratoriem.
2. attēls. Liela laukuma audi un to fizikālās īpašības. Liela 2/2 audu rievojuma raksta fotogrāfija līdz 195 cm x 50 cm. b 2/2 audu raksta SEM attēls, kas sastāv no viena PVDF auduma, kas savīts ar divām PET pamatnēm. c Modulis un deformācija pārraušanas brīdī dažādos audumos ar 1/1, 2/2 un 3/3 audu malām. d ir auduma izmērītais pakāršanas leņķis. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Šajā darbā auduma ģeneratori, kuru pamatā ir PVDF nanofibra pavedieni, tiek konstruēti, izmantojot secīgu 50 strūklu elektrospinninga procesu, kur 50 sprauslu izmantošana atvieglo nanofibra paklājiņu ražošanu, izmantojot rotējošu lentes konveijera lenti. Izmantojot PET dziju, tiek veidotas dažādas pinuma struktūras, tostarp 1/1 (vienkārša), 2/2 un 3/3 audu ribas.
Iepriekšējos darbos ir ziņots par vara izmantošanu šķiedru izlīdzināšanai izlīdzinātu vara vadu veidā uz šķiedru savākšanas mucām. Tomēr pašreizējais darbs sastāv no paralēliem vara stieņiem, kas izvietoti 1,5 cm attālumā viens no otra uz konveijera lentes, lai palīdzētu izlīdzināt vērpšanas iekārtas, pamatojoties uz elektrostatisko mijiedarbību starp ienākošajām lādētajām šķiedrām un lādiņiem uz vara šķiedrai piestiprināto šķiedru virsmas.
Atšķirībā no iepriekš aprakstītajiem kapacitatīvajiem vai pjezoresistīvajiem sensoriem, šajā rakstā piedāvātais audu spiediena sensors reaģē uz plašu ieejas spēku diapazonu no 0,02 līdz 694 ņūtoniem. Turklāt piedāvātais auduma spiediena sensors pēc piecām standarta mazgāšanas reizēm saglabāja 81,3% no sākotnējās ieejas vērtības, kas norāda uz spiediena sensora izturību.
Turklāt jutības vērtības, novērtējot sprieguma un strāvas rezultātus 1/1, 2/2 un 3/3 ribu adījumam, uzrādīja augstu sprieguma jutību 83 un 36 mV/N pret 2/2 un 3/3 ribu spiedienu. 3 audu sensori šiem spiediena sensoriem uzrādīja attiecīgi par 245% un 50% augstāku jutību salīdzinājumā ar 24 mV/N audu spiediena sensoru 1/1.
Rīsi. 3. Pilna auduma spiediena sensora paplašināts pielietojums. a Zolītes spiediena sensora piemērs, kas izgatavots no 2/2 auduma rievota auduma, kas ievietots zem diviem apaļiem elektrodiem, lai noteiktu pēdas priekšpusi (tieši zem pirkstgaliem) un papēža kustību. b Katra atsevišķo soļu shematisks attēlojums iešanas procesā: piezemēšanās uz papēža, zemējuma iegūšana, pirkstu pieskāriens un kājas pacelšana. c Sprieguma izejas signāli, reaģējot uz katru iešanas soļa daļu, gaitas analīzei un d Pastiprināti elektriskie signāli, kas saistīti ar katru iešanas fāzi. e Pilna audu spiediena sensora shematisks attēlojums ar līdz pat 12 taisnstūrveida pikseļu šūnu masīvu ar vadošām līnijām, kas veidotas, lai noteiktu atsevišķus signālus no katra pikseļa. f Elektriskā signāla 3D karte, kas ģenerēta, nospiežot pirkstu uz katra pikseļa. g Elektriskais signāls tiek uztverts tikai pikselī, uz kura nospiests pirksts, un citos pikseļos netiek ģenerēts sānu signāls, kas apstiprina, ka nav šķērsrunas. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Noslēgumā jāsaka, ka šajā pētījumā ir demonstrēts ļoti jutīgs un valkājams audu spiediena sensors, kurā iestrādāti PVDF nanofibra pjezoelektriskie pavedieni. Ražotajiem spiediena sensoriem ir plašs ieejas spēku diapazons no 0,02 līdz 694 ņūtoniem.
Uz vienas prototipa elektriskās vērpšanas mašīnas tika izmantotas piecdesmit sprauslas, un, izmantojot uz vara stieņiem balstītu partijas konveijeru, tika izgatavots nepārtraukts nanofibru paklājs. Periodiskas saspiešanas apstākļos izgatavotajam 2/2 auduma apakšmalas audumam bija 83 mV/N jutība, kas ir par aptuveni 245% augstāka nekā 1/1 auduma apakšmalas audumam.
Piedāvātie pilnībā austie spiediena sensori uzrauga elektriskos signālus, pakļaujot tos fizioloģiskām kustībām, tostarp griešanās, liekšanās, saspiešanas, skriešanas un iešanas kustībām. Turklāt šie auduma spiediena mērītāji ir salīdzināmi ar parastajiem audumiem izturības ziņā, saglabājot aptuveni 81,3% no sākotnējās ražas pat pēc 5 standarta mazgāšanas reizēm. Turklāt ražotais audu sensors ir efektīvs veselības aprūpes sistēmā, ģenerējot elektriskos signālus, pamatojoties uz nepārtrauktiem cilvēka iešanas segmentiem.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR u.c. (2022). Auduma pjezoelektriskais spiediena sensors, kura pamatā ir elektrostatiski vērptas polivinilidēnfluorīda nanofibras ar 50 sprauslām atkarībā no pinuma modeļa. Elastīga elektronika npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Atruna: Šeit paustais viedoklis ir autora personīgais viedoklis un ne vienmēr atspoguļo AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, šīs tīmekļa vietnes īpašnieka un operatora, viedokli. Šī atruna ir daļa no šīs tīmekļa vietnes lietošanas noteikumiem.
Bhavna Kaveti ir zinātnes rakstniece no Haidarābadas, Indijas. Viņai ir maģistra un medicīnas doktora grāds organiskajā un medicīniskajā ķīmijā, kas iegūts Vellore Tehnoloģiju institūtā, Indijā, un Guanajuato Universitātē, Meksikā. Viņas pētnieciskais darbs ir saistīts ar bioaktīvu molekulu, kuru pamatā ir heterocikli, izstrādi un sintēzi, un viņai ir pieredze daudzpakāpju un daudzkomponentu sintēzē. Doktorantūras pētījuma laikā viņa strādāja pie dažādu uz heterocikliem balstītu saistītu un sapludinātu peptidomimētisku molekulu sintēzes, kurām, domājams, ir potenciāls vēl vairāk funkcionalizēt bioloģisko aktivitāti. Rakstot disertācijas un pētnieciskos darbus, viņa atklāja savu aizraušanos ar zinātnisko rakstīšanu un komunikāciju.
Cavity, Buffner. (2022. gada 11. augusts). Pilnībā no auduma izgatavots spiediena sensors, kas paredzēts valkājamai veselības uzraudzībai. AZonano. Iegūts 2022. gada 21. oktobrī no https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner. “Visu audu spiediena sensors, kas paredzēts valkājamai veselības uzraudzībai”. AZonano.2022. gada 21. oktobrī.2022. gada 21. oktobrī.
Cavity, Buffner. “Visu audu spiediena sensors, kas paredzēts valkājamai veselības uzraudzībai”. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Sākot ar 2022. gada 21. oktobri).
Cavity, Buffner. 2022. Pilnībā no auduma izgatavots spiediena sensors, kas paredzēts valkājamai veselības uzraudzībai. AZoNano, apmeklēts 2022. gada 21. oktobrī, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Šajā intervijā AZoNano runā ar profesoru Andrē Nelu par inovatīvu pētījumu, kurā viņš ir iesaistīts un kurā aprakstīta “stikla burbuļa” nanonesēja izstrāde, kas var palīdzēt zālēm iekļūt aizkuņģa dziedzera vēža šūnās.
Šajā intervijā AZoNano sarunājas ar Kalifornijas Universitātes Bērklijā profesoru Kingu Kongu Lī par viņa Nobela prēmijas ieguvušo tehnoloģiju — optiskajiem pincetiem.
Šajā intervijā mēs runājam ar SkyWater Technology par pusvadītāju nozares stāvokli, to, kā nanotehnoloģijas palīdz veidot nozari, un viņu jauno partnerību.
Inoveno PE-550 ir vislabāk pārdotā elektrovērpšanas/izsmidzināšanas iekārta nepārtrauktas darbības nanofibru ražošanai.
Filmetrics R54 Uzlabots lokšņu pretestības kartēšanas rīks pusvadītāju un kompozītmateriālu vafelēm.