Deneyiminizi iyileştirmek için çerezler kullanıyoruz. Bu siteye göz atmaya devam ederek çerez kullanımımızı kabul etmiş olursunuz. Ek Bilgiler.
Giyilebilir basınç sensörleri insan sağlığını izlemeye ve insan-bilgisayar etkileşimini gerçekleştirmeye yardımcı olabilir. Evrensel bir cihaz tasarımına ve mekanik strese karşı yüksek duyarlılığa sahip basınç sensörleri oluşturma çabaları devam etmektedir.
Çalışma: 50 nozullu elektro-eğrilmiş poliviniliden florür nanofiberlere dayalı örgü desenine bağlı tekstil piezoelektrik basınç dönüştürücüsü. Resim Kredisi: African Studio/Shutterstock.com
npj Flexible Electronics dergisinde yayınlanan bir makale, polietilen tereftalat (PET) çözgü iplikleri ve poliviniliden florür (PVDF) atkı iplikleri kullanılarak kumaşlar için piezoelektrik basınç dönüştürücülerinin imalatını bildiriyor. Geliştirilen basınç sensörünün, dokuma desenine dayalı basınç ölçümüyle ilgili performansı, yaklaşık 2 metrelik bir kumaş ölçeğinde gösterilmektedir.
Sonuçlar, 2/2 kanard tasarımı kullanılarak optimize edilmiş bir basınç sensörünün hassasiyetinin 1/1 kanard tasarımından %245 daha yüksek olduğunu göstermektedir. Ek olarak, optimize edilmiş kumaşların performansını değerlendirmek için esneme, sıkma, kırışma, bükülme ve çeşitli insan hareketleri dahil olmak üzere 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 nanofiberlerin hizalanmış matlarını üretmek için kullanılan 50 nozullu bir elektrospinning işleminin diyagramı, burada bakır çubuklar bir konveyör bandına paralel olarak yerleştirilir ve adımlar dört katmanlı monofilament filamentlerden üç örgülü yapı hazırlamaktır. b Hizalanmış PVDF liflerinin SEM görüntüsü ve çap dağılımı. c Dört katlı bir ipliğin SEM görüntüsü. d Büküm fonksiyonu olarak dört katlı bir ipliğin kopma anındaki çekme mukavemeti ve gerinim. 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.
Piezoelektriklik, mekanik strese maruz kalan bir malzeme üzerinde üretilen bir elektrik yüküdür. Asimetrik malzemelerdeki piezoelektriklik, mekanik stres ve elektrik yükü arasında doğrusal, tersinir bir ilişkiye izin verir. Bu nedenle, bir piezoelektrik malzeme parçası fiziksel olarak deforme edildiğinde, bir elektrik yükü yaratılır ve bunun tersi de geçerlidir.
Piezoelektrik cihazlar, az güç tüketen elektronik bileşenler için alternatif bir güç kaynağı sağlamak amacıyla serbest bir mekanik kaynak kullanabilir. Malzeme türü ve cihazın yapısı, elektromekanik bağlantıya dayalı dokunmatik cihazların üretimi için temel parametrelerdir. Yüksek voltajlı inorganik malzemelere ek olarak, giyilebilir cihazlarda mekanik olarak esnek organik malzemeler de araştırılmıştır.
Elektrospinning yöntemleriyle nanofiberlere işlenen polimerler, piezoelektrik enerji depolama aygıtları olarak yaygın olarak kullanılır. Piezoelektrik polimer nanofiberler, çeşitli ortamlarda mekanik elastikiyete dayalı elektromekanik üretim sağlayarak giyilebilir uygulamalar için kumaş tabanlı tasarım yapılarının oluşturulmasını kolaylaştırır.
Bu amaçla, güçlü piezoelektrikliğe sahip PVDF ve türevleri de dahil olmak üzere piezoelektrik polimerler yaygın olarak kullanılır. Bu PVDF lifleri çekilir ve sensörler ve jeneratörler dahil piezoelektrik uygulamalar için kumaşlara dönüştürülür.
Şekil 2. Geniş alanlı dokular ve fiziksel özellikleri. 195 cm x 50 cm'ye kadar büyük 2/2 atkı nervür deseninin fotoğrafı. b İki PET tabanıyla 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)
Mevcut çalışmada, PVDF nanofiber filamentlerine dayalı kumaş jeneratörleri, 50 nozulun kullanımıyla dönen bantlı konveyör bant kullanılarak nanofiber matların üretimini kolaylaştıran ardışık 50 jetli elektrospinning işlemi kullanılarak oluşturulmuştur. 1/1 (düz), 2/2 ve 3/3 atkı kaburgaları dahil olmak üzere PET ipliği kullanılarak çeşitli örgü yapıları oluşturulmuştur.
Önceki çalışmalar, fiber toplama tamburlarında hizalanmış bakır teller biçiminde fiber hizalaması için bakır kullanımını bildirmiştir. Ancak, mevcut çalışma, gelen yüklü fiberler ile bakır fibere bağlı fiberlerin yüzeyindeki yükler arasındaki elektrostatik etkileşimlere dayanarak spinneretleri hizalamaya yardımcı olmak için bir konveyör bant üzerinde 1,5 cm aralıklı paralel bakır çubuklardan oluşmaktadır.
Daha önce açıklanan kapasitif veya piezodirençli sensörlerin aksine, bu makalede önerilen doku basınç sensörü 0,02 ila 694 Newton arasında geniş bir giriş kuvveti aralığına yanıt verir. Ayrıca, önerilen kumaş basınç sensörü beş standart yıkamadan sonra orijinal girişinin %81,3'ünü korudu ve 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 (ayak parmaklarının hemen altında) ve topuk hareketini algılamak için iki dairesel elektrotun altına yerleştirilen 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 sinyalleri algılamak için desenli iletken çizgilere sahip 12 adede 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 filamentleri 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 kullanıldı ve bakır çubuklara dayalı bir parti konveyörü kullanılarak nanofiberlerden oluşan sürekli bir mat üretildi. Aralıklı sıkıştırma altında, üretilen 2/2 atkı etek kumaşı 83 mV/N'lik bir hassasiyet gösterdi; bu, 1/1 atkı etek kumaşından yaklaşık %245 daha yüksekti.
Önerilen tamamen dokunmuş 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 ve 5 standart yıkamadan sonra bile orijinal verimlerinin yaklaşık %81,3'ünü korur. Ayrıca, üretilen doku sensörü, bir kişinin yürüyüşünün sürekli segmentlerine dayalı 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 elektro-eğrilmiş poliviniliden florür nanofiberlere dayalı kumaş piezoelektrik basınç sensörü. Esnek elektronik npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Sorumluluk Reddi: Burada ifade edilen görüşler yazarın kişisel kapasitesine aittir ve bu web sitesinin sahibi ve operatörü olan AZoM.com Limited T/A AZoNetwork'ün görüşlerini yansıtmaz. Bu sorumluluk reddi, bu web sitesinin kullanım koşullarının bir parçasıdır.
Bhavna Kaveti, Hindistan, Haydarabad'dan bir bilim yazarıdır. Hindistan, Vellore Teknoloji Enstitüsü'nden Yüksek Lisans ve Tıp Doktoru derecesine sahiptir. Meksika, Guanajuato Üniversitesi'nden organik ve tıbbi kimya alanında. 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 tabanlı bağlı ve kaynaşmış peptidomimetik moleküllerin sentezi üzerinde çalıştı. Tezler ve araştırma makaleleri yazarken, bilimsel yazma ve iletişim konusundaki tutkusunu keşfetti.
Cavity, Buffner. (11 Ağustos 2022). Giyilebilir sağlık izleme için tasarlanmış tam kumaş basınç sensörü. AZonano. 21 Ekim 2022'de https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544 adresinden alındı.
Cavity, Buffner. “Giyilebilir sağlık izleme için tasarlanmış tüm doku basınç sensörü”. AZonano.21 Ekim 2022 .21 Ekim 2022 .
Cavity, Buffner. “Giyilebilir sağlık izleme 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, 21 Ekim 2022'de erişildi, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Bu röportajda AZoNano, 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 Ödülü kazanan teknolojisi optik cımbız hakkında konuşuyor.
Bu röportajda SkyWater Technology ile yarı iletken sektörünün durumu, nanoteknolojinin sektörü 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 yonga plakaları için gelişmiş levha direnci haritalama aracı.