Mes naudojame slapukus, kad pagerintume jūsų patirtį. Tęsdami šią svetainę naršydami, jūs sutinkate su mūsų slapukų naudojimu. Papildoma informacija.
Nešiojami slėgio jutikliai gali padėti stebėti žmonių sveikatą ir suvokti žmogaus ir kompiuterio sąveiką. Tęsiamas pastangas kurti slėgio jutiklius su universaliu prietaiso dizainu ir dideliu jautrumu mechaniniam stresui.
Tyrimas: pynimo modelio priklausomas tekstilės pjezoelektrinio slėgio keitiklis, pagrįstas elektroproPun polivinilideno fluoro nanopluoštais su 50 purkštukų. Vaizdo kreditas: Afrikos studija/Shutterstock.com
Straipsnis, paskelbtas žurnale NPJ „Flexible Electronics“, praneša apie pjezoelektrinių slėgio keitiklių gamybą audiniams, naudojant polietileno tereftalato (PET) metmenų verpalus ir polivinilideno fluoro (PVDF) atvejų siūlus. Sukurto slėgio jutiklio veikimas, palyginti su slėgio matavimu, atsižvelgiant į pynimo modelį, parodomas maždaug 2 metrų audinio skalėje.
Rezultatai rodo, kad slėgio jutiklio jautrumas, optimizuotas naudojant 2/2 „Canard“ dizainą, yra 245% didesnis nei 1/1 „Canard“ dizaino. Be to, optimizuotų audinių veikimui įvertinti buvo naudojami įvairūs įėjimai, įskaitant lenkimą, išspaudimą, raukšlėjimą, sukimąsi ir įvairius žmogaus judesius. Šiame darbe audinių slėgio jutiklis su jutiklio pikselių masyvu pasižymi stabiliomis suvokimo savybėmis ir dideliu jautrumu.
Ryžiai. 1. PVDF sriegių ir daugiafunkcinių audinių paruošimas. 50-osios elektros energijos kaupimo proceso schema, naudojama išlyginti pVDF nanopluoštų kilimėlius, kur vario strypai dedami lygiagrečiai ant konvejerio juostos, o žingsniai yra paruošti tris pynimo struktūras iš keturių sluoksnių monofilamentų siūlų. B SEM vaizdas ir išlygintų PVDF pluoštų pasiskirstymas. C SEM keturių sluoksnių verpalų vaizdas. D tempimo stiprumas ir įtempimas keturių sluoksnių verpalų pertraukoje kaip susukimo funkcija. Keturių sluoksnių verpalų E r-spindulio difrakcijos modelis, rodantis alfa ir beta fazių buvimą. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ir kt. (2022)
Dėl greito intelektualių robotų ir nešiojamų elektroninių prietaisų vystymosi atsirado daugybė naujų prietaisų, pagrįstų lanksčiais slėgio jutikliais, o jų pritaikymas elektronikoje, pramonėje ir medicinoje greitai vystosi.
Pjezoelektriškumas yra elektrinis krūvis, susidarantis ant medžiagos, kuri patiria mechaninį įtempį. Asimetrinių medžiagų pjezoelektriškumas leidžia užmegzti linijinį grįžtamąjį ryšį tarp mechaninio įtempio ir elektrinio krūvio. Todėl, kai pjezoelektrinės medžiagos gabalas yra fiziškai deformuotas, sukuriamas elektrinis krūvis ir atvirkščiai.
Pjezoelektriniai įtaisai gali naudoti nemokamą mechaninį šaltinį, kad būtų galima pateikti alternatyvų elektroninių komponentų, vartojančių mažai energijos, maitinimo šaltinį. Įrenginio medžiagos tipas ir struktūra yra pagrindiniai jutiklinių įtaisų gamybos parametrai, pagrįsti elektromechanine jungtimi. Be aukštos įtampos neorganinių medžiagų, nešiojamuose prietaisuose taip pat buvo tiriamos mechaniškai lanksčios organinės medžiagos.
Polimerai, perdirbti į nanopluoštus elektrospinavimo metodais, yra plačiai naudojami kaip pjezoelektriniai energijos kaupimo įtaisai. Pjezoelektriniai polimerų nanopluoštai palengvina nešiojamų pritaikomų audinių projektavimo struktūrų sukūrimą, teikiant elektromechaninę generavimą, pagrįstą mechaniniu elastingumu įvairiose aplinkose.
Šiuo tikslu plačiai naudojami pjezoelektriniai polimerai, įskaitant PVDF ir jo darinius, kurie turi stiprų pjezoelektriškumą. Šie PVDF pluoštai yra nupiešti ir sukasi į audinius, kad būtų galima naudoti pjezoelektrines, įskaitant jutiklius ir generatorius.
2 paveikslas. Dideli ploto audiniai ir jų fizinės savybės. Didelio 2/2 ataudų šonkaulio modelio nuotrauka iki 195 cm x 50 cm. B SEM 2/2 ataudų modelio, susidedančio iš vieno PVDF ataudų, susipynęs su dviem PET bazėmis, vaizdas. C modulis ir deformacija per pertrauką įvairiuose audiniuose su 1/1, 2/2 ir 3/3 ataudų kraštais. D yra audinio išmatuotas kabantis kampas. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ir kt. (2022)
Šiame darbe audinių generatoriai, pagrįsti PVDF nanopluošto gijomis, yra sukonstruoti naudojant nuoseklųjį 50-osios elektros gniaužimo procesą, kai 50 purkštukų naudojimas palengvina nanopluošto kilimėlių gamybą naudojant besisukančio diržo konvejerio juostą. Įvairios pynimo konstrukcijos yra sukurtos naudojant PET verpalus, įskaitant 1/1 (paprastą), 2/2 ir 3/3 ataudų šonkaulius.
Ankstesnis darbas pranešė apie vario naudojimą pluošto išlyginimui išlygintų vario laidų pavidalu ant pluošto surinkimo būgnų. Tačiau dabartinį darbą sudaro lygiagrečiai vario strypai, išdėstyti 1,5 cm atstumu ant konvejerio juostos, kad būtų galima suderinti suktukus, pagrįstus elektrostatine sąveika tarp įkrautų pluoštų ir krūvių ant pluoštų, pritvirtintų prie vario pluošto, paviršiaus.
Skirtingai nuo anksčiau aprašytų talpinių ar pjezorezinių jutiklių, šiame darbe pasiūlytas audinio slėgio jutiklis reaguoja į platų įvesties jėgų diapazoną nuo 0,02 iki 694 Newtons. Be to, siūlomas audinio slėgio jutiklis išlaikė 81,3% pradinio įvesties po penkių standartinių plovimų, tai rodo slėgio jutiklio patvarumą.
Be to, jautrumo vertės, įvertinančios 1/1, 2/2 ir 3/3 šonkaulių mezgimo įtampą ir dabartinius rezultatus, parodė aukštą 83 ir 36 mV/N iki 2/2 ir 3/3 šonkaulių slėgio įtampą. 3 ataudų jutikliai parodė atitinkamai 245% ir 50% didesnį jautrumą šiems slėgio jutikliams, palyginti su 24 MV/N ataudų slėgio jutikliu 1/1.
Ryžiai. 3. Išplėstas viso valo slėgio jutiklio pritaikymas. Vietos slėgio jutiklio, pagaminto iš 2/2 ataudų briaunoto audinio, įterpto po dviem apskrito elektrodais, pavyzdys, kad būtų galima aptikti priekinę koją (tiesiai po kojų pirštais) ir kulno judesiu. B Schematinis kiekvieno atskirų žingsnių etapo vaizdas: kulno nusileidimas, įžeminimas, kojų kontaktas ir kojų pakėlimas. C įtampos išėjimo signalai, reaguojant į kiekvieną eisenos žingsnio dalį, atliekant eisenos analizę ir D amplifikuotus elektrinius signalus, susijusius su kiekviena eisenos faze. E schema Iš viso audinio slėgio jutiklio, kurio masyvas yra iki 12 stačiakampių pikselių ląstelių su laidžiomis linijomis, modeliuotomis, kad būtų galima aptikti atskirus signalus iš kiekvieno pikselio. f 3D elektrinio signalo žemėlapis, sugeneruotas paspaudus pirštą ant kiekvieno pikselio. g Elektrinis signalas aptinkamas tik piršto spaudimo taške, o kituose taškuose negeneruotas šoninis signalas, patvirtinantis, kad nėra skersinio. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ir kt. (2022)
Apibendrinant, šis tyrimas parodo labai jautrų ir nešiojamą audinių slėgio jutiklį, kuriame yra PVDF nanopluošto pjezoelektrinių gijų. Pagaminti slėgio jutikliai turi platų įvesties jėgų diapazoną nuo 0,02 iki 694 Newtons.
Ant vieno prototipo elektrinio verpimo mašinos buvo naudojami penkiasdešimt purkštukų, o ištisinis nanopluošto kilimėlis buvo pagamintas naudojant partijos konvejerį, pagrįstą vario strypais. Esant pertraukiamam suspaudimui, pagamintas 2/2 ataudų audinys parodė 83 mV/N jautrumą, kuris yra maždaug 245% didesnis nei 1/1 ataudų Hemo audinys.
Siūlomi visiški slėgio jutikliai stebi elektrinius signalus, kai juos veikia fiziologiniai judesiai, įskaitant sukimąsi, lenkimą, suspaudimą, bėgimą ir vaikščiojimą. Be to, šie audinio slėgio matuokliai yra panašūs į įprastus audinius, atsižvelgiant į patvarumą, išlaikant maždaug 81,3% jų pradinio išeigos net po 5 standartinių plovimų. Be to, pagamintas audinio jutiklis yra efektyvus sveikatos priežiūros sistemoje, generuojant elektrinius signalus, pagrįstus nuolatiniais žmogaus vaikščiojimo segmentais.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Audinio pjezoelektrinio slėgio jutiklis, pagrįstas elektrospuno polivinilideno fluoro nanopluoštais su 50 purkštukų, atsižvelgiant į pynimo modelį. Lanksčia elektronika NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Atsakomybės atsisakymas: Čia išreikštos autoriaus nuomonės yra asmeninės galimybės ir nebūtinai atspindi šios svetainės savininko ir operatoriaus „Azom.com Limited T/A Azonetwork“, šios svetainės savininko ir operatoriaus nuomonę. Šis atsisakymas yra šios svetainės naudojimo sąlygų dalis.
Bhavna Kaveti yra mokslo rašytojas iš Hyderabad, Indija. Ji turi MSC ir MD iš Vellore technologijos instituto, Indijoje. ekologiškos ir medicininės chemijos srityje iš Guanajuato universiteto, Meksikoje. Jos tiriamasis darbas yra susijęs su bioaktyviųjų molekulių, pagrįstų heterociklais, vystymosi ir sintezės, ir ji turi patirties daugialypėje ir daugiakomponentinėje sintezėje. Tyrimų metu ji dirbo pagal įvairių heterociklo pagrindu pagamintų surištų ir suliejusių peptidomimetinių molekulių sintezę, kuri, kaip tikimasi, turės galimybę toliau funkcionalizuoti biologinį aktyvumą. Rašydama disertacijas ir mokslinius darbus, ji tyrinėjo savo aistrą moksliniam rašymui ir bendravimui.
Ertmė, Buffneris. (2022 m. Rugpjūčio 11 d.). Visas audinio slėgio jutiklis, skirtas nešiojamam sveikatos stebėjimui. Azonano. Gauta 2022 m. Spalio 21 d. Iš https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Ertmė, Buffneris. „Viso audinio slėgio jutiklis, skirtas nešiojamam sveikatos stebėjimui“. Azonano.2022 m. Spalio 21 d.2022 m. Spalio 21 d.
Ertmė, Buffneris. „Viso audinio slėgio jutiklis, skirtas nešiojamam sveikatos stebėjimui“. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Nuo 2022 m. Spalio 21 d.).
Ertmė, Buffneris. 2022 m. Visų drabužių slėgio jutiklis, skirtas nešiojamam sveikatos stebėjimui. „Azonano“, pasiektas 2022 m. Spalio 21 d., Https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Šiame interviu „Azonano“ kalbasi su profesoriumi André Nel apie nanovišką tyrimą, kuriame aprašomas „stiklo burbulo“ nanokariatoriaus, kuris gali padėti narkotikams patekti į kasos vėžio ląsteles, vystymąsi.
Šiame interviu Azonano kalbasi su UC Berkeley karaliumi Kongu Lee apie savo Nobelio premijos laureato technologiją „Optiniai pincetai“.
Šiame interviu kalbame su „Skywater“ technologijomis apie puslaidininkių pramonės būklę, kaip nanotechnologijos padeda formuoti pramonę ir jų naująją partnerystę.
„Inoveno PE-550“ yra geriausiai parduodama elektros energijos ir purškimo mašina, skirta nuolatinei nanopluošto gamybai.
„Filmetrics R54“ patobulintas atsparumo lapų žemėlapių nustatymo įrankis puslaidininkių ir kompoziciniams vafliams.