Deneyiminizi iyileştirmek için çerezler kullanıyoruz. Bu sitede gezinmeye devam ederek çerez kullanımımızı kabul etmiş olursunuz. Ek Bilgiler.
Giyilebilir basınç sensörleri, insan sağlığının izlenmesine ve insan-bilgisayar etkileşiminin gerçekleştirilmesine yardımcı olabilir. Evrensel bir cihaz tasarımına ve mekanik strese karşı yüksek hassasiyete sahip basınç sensörleri geliştirme çalışmaları devam etmektedir.
Çalışma: Elektroeğrilmiş poliviniliden florür nanofiberlere dayalı, 50 nozullu, örgü desenine bağlı tekstil piezoelektrik basınç dönüştürücüsü. Görsel Kaynağı: African Studio/Shutterstock.com
npj Flexible Electronics dergisinde yayınlanan bir makalede, polietilen tereftalat (PET) çözgü iplikleri ve poliviniliden florür (PVDF) atkı iplikleri kullanılarak kumaşlar için piezoelektrik basınç dönüştürücülerinin üretimi ele alınmaktadır. Geliştirilen basınç sensörünün, dokuma desenine dayalı basınç ölçümüne ilişkin performansı, yaklaşık 2 metrelik bir kumaş ölçeğinde gösterilmektedir.
Sonuçlar, 2/2 kanard tasarımı kullanılarak optimize edilmiş bir basınç sensörünün hassasiyetinin 1/1 kanard tasarımına göre %245 daha yüksek olduğunu göstermektedir. Ayrıca, optimize edilmiş kumaşların performansını değerlendirmek için esneme, sıkma, kırışma, bükülme ve çeşitli insan hareketleri gibi çeşitli girdiler kullanılmıştır. Bu çalışmada, sensör piksel dizisine sahip doku tabanlı bir basınç sensörü, kararlı algısal özellikler ve yüksek hassasiyet sergilemektedir.
Pirinç. 1. PVDF ipliklerinin ve çok işlevli kumaşların hazırlanması. a PVDF nanofiberlerden hizalanmış matlar üretmek için kullanılan 50 nozullu bir elektrospinning işleminin diyagramı. Bu işlemde bakır çubuklar bir konveyör bandına paralel olarak yerleştirilir ve adımlar dört katmanlı monofilament filamentlerden üç örgülü yapı hazırlamayı içerir. b Hizalanmış PVDF liflerinin SEM görüntüsü ve çap dağılımı. c Dört katlı bir ipliğin SEM görüntüsü. d Büküme bağlı olarak dört katlı bir ipliğin kopma anındaki çekme mukavemeti ve gerinimi. e Alfa ve beta fazlarının varlığını gösteren dört katlı bir ipliğin X-ışını kırınım deseni. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ve diğerleri (2022)
Akıllı robotların ve giyilebilir elektronik cihazların hızla gelişmesi, esnek basınç sensörlerine dayalı birçok yeni cihazın ortaya çıkmasına neden olmuş ve bunların elektronik, endüstri ve tıp alanındaki uygulamaları hızla gelişmektedir.
Piezoelektrik, mekanik gerilime maruz kalan bir malzeme üzerinde oluşan elektrik yüküdür. Asimetrik malzemelerdeki piezoelektriklik, mekanik gerilim ve elektrik yükü arasında doğrusal ve tersinir bir ilişki sağlar. Bu nedenle, bir piezoelektrik malzeme parçası fiziksel olarak deforme edildiğinde elektrik yükü oluşur ve bunun tersi de geçerlidir.
Piezoelektrik cihazlar, düşük güç tüketen elektronik bileşenler için alternatif bir güç kaynağı sağlamak amacıyla serbest bir mekanik kaynak kullanabilir. Elektromekanik kuplaj temelli dokunmatik cihazların üretiminde, cihazın malzeme türü ve yapısı temel parametrelerdir. Yüksek voltajlı inorganik malzemelere ek olarak, giyilebilir cihazlarda mekanik olarak esnek organik malzemeler de araştırılmıştır.
Elektroeğirme yöntemleriyle nanofiberlere dönüştürülen polimerler, piezoelektrik enerji depolama cihazları olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Piezoelektrik polimer nanofiberler, çeşitli ortamlarda mekanik esnekliğe dayalı elektromekanik üretim sağlayarak giyilebilir uygulamalar için kumaş tabanlı tasarım yapılarının oluşturulmasını kolaylaştırır.
Bu amaçla, güçlü piezoelektrik özelliğe sahip PVDF ve türevleri de dahil olmak üzere piezoelektrik polimerler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu PVDF lifleri, sensörler ve jeneratörler de dahil olmak üzere piezoelektrik uygulamalar için çekilip kumaş haline getirilmektedir.
Şekil 2. Geniş alanlı dokular ve fiziksel özellikleri. 195 cm x 50 cm'ye kadar büyük bir 2/2 atkı ribana deseninin fotoğrafı. b İki PET taban ile iç içe geçmiş bir PVDF atkıdan oluşan 2/2 atkı deseninin SEM görüntüsü. c 1/1, 2/2 ve 3/3 atkı kenarlarına sahip çeşitli kumaşlarda kopma modülü ve gerilmesi. d, kumaş için ölçülen asma açısıdır. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ve diğerleri (2022)
Bu çalışmada, PVDF nanofiber filamentlerine dayalı kumaş üreteçleri, 50 nozulun kullanımıyla dönen bir bantlı konveyör bant kullanılarak nanofiber hasırların üretimini kolaylaştıran ardışık 50 jetli elektroeğirme işlemi kullanılarak üretilmiştir. PET iplik kullanılarak 1/1 (düz), 2/2 ve 3/3 atkı ribleri dahil olmak üzere çeşitli dokuma yapıları oluşturulmuştur.
Önceki çalışmalarda, fiber toplama tamburlarında hizalanmış bakır teller şeklinde fiber hizalaması için bakır kullanıldığı bildirilmişti. Ancak mevcut çalışma, gelen yüklü fiberler ile bakır fibere bağlı fiberlerin yüzeyindeki yükler arasındaki elektrostatik etkileşimlere dayanarak eğirme memelerinin hizalanmasına yardımcı olmak için bir konveyör bant üzerinde 1,5 cm aralıklarla yerleştirilmiş paralel bakır çubuklardan oluşmaktadır.
Daha önce açıklanan kapasitif veya piezorezistif sensörlerin aksine, bu makalede önerilen doku basınç sensörü, 0,02 ila 694 Newton arasında geniş bir giriş kuvveti aralığına tepki verir. Ayrıca, önerilen kumaş basınç sensörü, beş standart yıkamadan sonra orijinal girişinin %81,3'ünü korumuştur; bu da basınç sensörünün dayanıklılığını göstermektedir.
Ayrıca 1/1, 2/2 ve 3/3 rib örme için voltaj ve akım sonuçlarını değerlendiren duyarlılık değerleri, 2/2 ve 3/3 rib basıncına karşı 83 ve 36 mV/N'lik yüksek voltaj duyarlılığı göstermiştir. 3 atkı sensörü, 24 mV/N atkı basınç sensörü 1/1 ile karşılaştırıldığında bu basınç sensörleri için sırasıyla %245 ve %50 daha yüksek duyarlılık göstermiştir.
Pirinç. 3. Tam kumaş basınç sensörünün genişletilmiş uygulaması. a Ön ayağı (parmakların hemen altında) ve topuk hareketini algılamak için iki dairesel elektrotun altına yerleştirilmiş 2/2 atkı nervürlü kumaştan yapılmış bir taban basınç sensörü örneği. b Yürüme sürecindeki her bir adımın şematik gösterimi: topuk inişi, yere basma, ayak parmağı teması ve bacak kaldırma. c Yürüyüş analizi için yürüyüş adımının her bir bölümüne yanıt olarak voltaj çıkış sinyalleri ve d Yürüyüşün her bir fazıyla ilişkili yükseltilmiş elektrik sinyalleri. e Her bir pikselden ayrı ayrı sinyalleri algılamak için desenli iletken çizgilere sahip 12'ye kadar dikdörtgen piksel hücresinden oluşan bir diziye sahip tam doku basınç sensörünün şeması. f Her bir piksele bir parmak basılarak üretilen elektrik sinyalinin 3B haritası. g Sadece parmak basılan pikselde bir elektrik sinyali algılanır ve diğer piksellerde hiçbir yan sinyal üretilmez; bu da çapraz konuşma olmadığını doğrular. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R ve diğerleri (2022)
Sonuç olarak, bu çalışma, PVDF nanofiber piezoelektrik filamentler içeren son derece hassas ve giyilebilir bir doku basınç sensörünü göstermektedir. Üretilen basınç sensörleri, 0,02 ila 694 Newton arasında geniş bir giriş kuvveti aralığına sahiptir.
Bir prototip elektrikli eğirme makinesinde elli nozul kullanılmış ve bakır çubuklara dayalı bir parti konveyörü kullanılarak nanofiberlerden oluşan sürekli bir mat üretilmiştir. Aralıklı sıkıştırma altında, üretilen 2/2 atkılı kenar kumaşı, 1/1 atkılı kenar kumaşından yaklaşık %245 daha yüksek olan 83 mV/N hassasiyet göstermiştir.
Önerilen tamamen dokuma basınç sensörleri, elektrik sinyallerini bükme, bükme, sıkma, koşma ve yürüme gibi fizyolojik hareketlere tabi tutarak izler. Ayrıca, bu kumaş basınç göstergeleri dayanıklılık açısından geleneksel kumaşlarla karşılaştırılabilir olup, 5 standart yıkamadan sonra bile orijinal verimlerinin yaklaşık %81,3'ünü korur. Ayrıca, üretilen doku sensörü, bir kişinin yürüyüşünün sürekli bölümlerine dayanarak elektrik sinyalleri üreterek sağlık sisteminde etkilidir.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR ve diğerleri (2022). Dokuma desenine bağlı olarak 50 nozullu elektroeğrilmiş poliviniliden florür nanofiberlere dayalı kumaş piezoelektrik basınç sensörü. Esnek elektronik npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Yasal Uyarı: Burada ifade edilen görüşler, yazarın kişisel görüşleridir ve bu web sitesinin sahibi ve işletmecisi olan AZoM.com Limited T/A AZoNetwork'ün görüşlerini yansıtmayabilir. Bu yasal uyarı, bu web sitesinin kullanım koşullarının bir parçasıdır.
Bhavna Kaveti, Hindistan, Haydarabad'lı bir bilim yazarıdır. Hindistan'daki Vellore Teknoloji Enstitüsü'nden yüksek lisans ve tıp doktoru derecesine, Meksika'daki Guanajuato Üniversitesi'nden organik ve tıbbi kimya alanında doktora derecesine sahiptir. Araştırma çalışmaları, heterosikllere dayalı biyoaktif moleküllerin geliştirilmesi ve senteziyle ilgilidir ve çok adımlı ve çok bileşenli sentez konusunda deneyime sahiptir. Doktora araştırması sırasında, biyolojik aktiviteyi daha da işlevselleştirme potansiyeline sahip olması beklenen çeşitli heterosikl bazlı bağlı ve kaynaşmış peptidomimetik moleküllerin sentezi üzerinde çalışmıştır. Tez ve araştırma makaleleri yazarken, bilimsel yazım ve iletişime olan tutkusunu keşfetmiştir.
Cavity, Buffner. (11 Ağustos 2022). Giyilebilir sağlık izleme için tasarlanmış tam kumaş basınç sensörü. AZonano. Erişim tarihi: 21 Ekim 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner. “Giyilebilir sağlık takibi için tasarlanmış tüm doku basınç sensörü”. AZonano.21 Ekim 2022.21 Ekim 2022.
Cavity, Buffner. "Giyilebilir sağlık takibi için tasarlanmış tüm doku basınç sensörü". AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (21 Ekim 2022 itibarıyla).
Cavity, Buffner. 2022. Giyilebilir sağlık izleme için tasarlanmış tamamen kumaştan basınç sensörü. AZoNano, erişim tarihi: 21 Ekim 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
AZoNano, bu röportajda Profesör André Nel ile, ilaçların pankreas kanseri hücrelerine girmesine yardımcı olabilecek bir "cam balon" nanotaşıyıcının geliştirilmesini anlatan, kendisinin de dahil olduğu yenilikçi bir çalışma hakkında konuşuyor.
Bu röportajda AZoNano, UC Berkeley'den King Kong Lee ile Nobel ödüllü teknolojisi optik cımbız hakkında konuşuyor.
Bu röportajda SkyWater Technology ile yarı iletken endüstrisinin durumu, nanoteknolojinin endüstriyi nasıl şekillendirdiği ve yeni ortaklıkları hakkında konuşuyoruz.
Inoveno PE-550, sürekli nanofiber üretimi için en çok satan elektrospinning/püskürtme makinesidir.
Filmetrics R54 Yarı iletken ve kompozit gofretler için gelişmiş levha direnci haritalama aracı.