Mir benotze Cookien fir Är Erfahrung ze verbesseren. Wann Dir weider op dëser Säit surft, stëmmt Dir eiser Benotzung vu Cookien zou. Zousätzlech Informatiounen.
Tragbar Drocksensore kënnen hëllefen, d'Gesondheet vum Mënsch ze iwwerwaachen an d'Interaktioun tëscht Mënsch a Computer ze realiséieren. Et gëtt weiderhin Efforte gemaach, fir Drocksensore mat engem universellen Apparatdesign an héijer Empfindlechkeet fir mechanesch Belaaschtung ze kreéieren.
Studie: Webmusterofhängegen piezoelektreschen Drocktransducer vun Textil baséiert op elektrogesponnen Polyvinylidenfluorid-Nanofasern mat 50 Düsen. Bildkredit: African Studio/Shutterstock.com
En Artikel, deen an der Zäitschrëft npj Flexible Electronics publizéiert gouf, bericht iwwer d'Fabrikatioun vu piezoelektreschen Drocksensoren fir Stoffer mat Hëllef vu Polyethylenterephthalat (PET)-Kettgarn a Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Schlaggarn. D'Leeschtung vum entwéckelte Drocksensor a Bezuch op d'Drockmiessung baséiert op dem Webmuster gëtt op enger Stoffskala vu ronn 2 Meter demonstréiert.
D'Resultater weisen datt d'Sensibilitéit vun engem Drocksensor, deen mam 2/2 Canard-Design optimiséiert ass, 245% méi héich ass wéi déi vum 1/1 Canard-Design. Zousätzlech goufen verschidden Inputen benotzt fir d'Leeschtung vun den optiméierten Stoffer ze evaluéieren, dorënner Flexioun, Quetschen, Falten, Verdréien a verschidde mënschlech Beweegungen. An dëser Aarbecht weist en Drocksensor op Gewiefsbasis mat engem Sensorpixel-Array stabil perzeptuell Charakteristiken an eng héich Sensibilitéit.
Rice. 1. Virbereedung vu PVDF-Fiederen a multifunktionelle Stoffer. en Diagramm vun engem Elektrospinning-Prozess mat 50 Düsen, deen benotzt gëtt fir ausgeriicht Matten aus PVDF-Nanofaseren ze produzéieren, wou Kupferstangen parallel op engem Fërderband placéiert ginn, an d'Schrëtt sinn dräi geflochtene Strukturen aus véierschichtege Monofilamentfilamenter ze preparéieren. b SEM-Bild an Duerchmiesserverdeelung vun ausgeriichte PVDF-Faseren. c SEM-Bild vun engem véierlagege Garn. d Zuchfestigkeit a Verformung beim Broch vun engem véierlagege Garn als Funktioun vun der Verdréiung. e Röntgendiffraktiounsmuster vun engem véierlagege Garn, dat d'Präsenz vun Alpha- a Beta-Phasen weist. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Déi séier Entwécklung vun intelligenten Roboteren a tragbare elektroneschen Apparater huet zu ville neien Apparater gefouert, déi op flexible Drocksensoren baséieren, an hir Uwendungen an der Elektronik, der Industrie an der Medizin entwéckelen sech séier.
Piezoelektrizitéit ass eng elektresch Ladung, déi op engem Material generéiert gëtt, dat mechanescher Belaaschtung ausgesat ass. Piezoelektrizitéit an asymmetresche Materialien erlaabt eng linear reversibel Bezéiung tëscht mechanescher Belaaschtung an elektrescher Ladung. Dofir, wann e Stéck piezoelektrescht Material kierperlech deforméiert gëtt, gëtt eng elektresch Ladung erstallt, an ëmgekéiert.
Piezoelektresch Apparater kënnen eng fräi mechanesch Quell benotzen, fir eng alternativ Energiequell fir elektronesch Komponenten ze bidden, déi wéineg Energie verbrauchen. D'Materialart an d'Struktur vum Apparat si Schlësselparameter fir d'Produktioun vun Touch-Apparater baséiert op elektromechanescher Kopplung. Nieft anorganesche Materialien mat héijer Spannung goufen och mechanesch flexibel organesch Materialien a tragbare Geräter exploréiert.
Polymeren, déi duerch Elektrospinning-Methoden zu Nanofaseren veraarbecht ginn, gi wäit verbreet als piezoelektresch Energiespeicherapparater benotzt. Piezoelektresch Polymer-Nanofaseren erliichteren d'Schafung vu Stoff-baséierten Designstrukturen fir tragbar Uwendungen, andeems se eng elektromechanesch Generatioun baséiert op mechanescher Elastizitéit an enger Villfalt vun Ëmfeld ubidden.
Fir dësen Zweck gi piezoelektresch Polymeren wäit verbreet benotzt, dorënner PVDF a seng Derivater, déi eng staark Piezoelektrizitéit hunn. Dës PVDF-Fasere ginn zu Stoffer fir piezoelektresch Uwendungen, dorënner Sensoren a Generatoren, gezunn a gesponnen.
Figur 2. Groussflächegewief a seng physikalesch Eegeschaften. Foto vun engem grousse 2/2-Schläif-Rippemuster bis zu 195 cm x 50 cm. b SEM-Bild vun engem 2/2-Schläif-Muster, dat aus engem PVDF-Schläifmuster besteet, deen mat zwou PET-Basen duerchernee bruecht ass. c Modul a Brochdehnung a verschiddene Stoffer mat 1/1-, 2/2- an 3/3-Schläifkanten. d ass den Hängwénkel, dee fir de Stoff gemooss gëtt. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
An der aktueller Aarbecht gi Stoffgeneratoren op Basis vu PVDF-Nanofaserfilamenter mat engem sequenziellen 50-Jet-Elektrospinning-Prozess konstruéiert, woubei d'Benotzung vu 50 Düsen d'Produktioun vun Nanofasermatten mat engem rotéierende Bandfërderband erliichtert. Verschidde Webstrukture gi mat PET-Garn erstallt, dorënner 1/1 (einfach), 2/2 an 3/3 Schlagrippen.
Fréier Aarbechten hunn d'Benotzung vu Koffer fir d'Ausriichtung vu Faseren a Form vun ausgeriichte Kofferdréit op Fasersammeltrommelen gemellt. Déi aktuell Aarbecht besteet awer aus parallele Kofferstangen, déi 1,5 cm vuneneen op engem Fërderband ofgestëmmt sinn, fir d'Spinnedüsen auszeriichten, baséiert op elektrostatesch Interaktiounen tëscht akommende geluedene Faseren a Ladungen op der Uewerfläch vun de Faseren, déi un d'Kofferfaser befestegt sinn.
Am Géigesaz zu virdru beschriwwene kapazitive oder piezoresistive Sensoren reagéiert den an dëser Aarbecht virgeschloe Gewiefdrocksensor op e breede Spektrum vun Inputkräften vun 0,02 bis 694 Newton. Zousätzlech huet den virgeschloe Stoffdrocksensor no fënnef Standardwäschen 81,3% vu sengem ursprénglechen Input behalen, wat op d'Haltbarkeet vum Drocksensor hiweist.
Zousätzlech hunn d'Sensibilitéitswäerter, déi d'Spannungs- a Stroumresultater fir 1/1-, 2/2- an 3/3-Rippenstricken evaluéieren, eng héich Spannungssensibilitéit vun 83 an 36 mV/N op 2/2- an 3/3-Rippendrock gewisen. 3 Schlagsensoren hunn eng 245% respektiv 50% méi héich Sensibilitéit fir dës Drocksensoren am Verglach zum 24 mV/N Schlagdrocksensor 1/1 gewisen.
Rice. 3. Erweidert Uwendung vun engem Vollstoff-Drocksensor. a Beispill vun engem Sohlendrocksensor aus 2/2-Schief geripptem Stoff, deen ënner zwou kreesfërmegen Elektroden agebaut ass, fir de Virfouss (direkt ënner den Zéiwen) an d'Fersenbewegung ze detektéieren. b Schematesch Duerstellung vun all Etapp vun den eenzelne Schrëtt am Lafprozess: Fersenlandung, Äerdung, Zéiwekontakt a Beenheben. c Spannungsausgangssignaler als Äntwert op all Deel vum Gangschratt fir d'Ganganalyse an d Verstäerkt elektresch Signaler, déi mat all Phase vum Gang verbonne sinn. e Schematesch Duerstellung vun engem Vollgewebedrocksensor mat engem Array vu bis zu 12 rechteckege Pixelzellen mat leitfäege Linnen, déi gemustert sinn, fir individuell Signaler vun all Pixel ze detektéieren. f Eng 3D-Kaart vum elektresche Signal, dat duerch d'Drécke vun engem Fanger op all Pixel generéiert gëtt. g En elektrescht Signal gëtt nëmmen am Fanger-gedréckte Pixel detektéiert, a kee Säitesignal gëtt an anere Pixel generéiert, wat bestätegt, datt et kee Kräizsproch gëtt. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Schlussendlech weist dës Studie en héichempfindlechen an tragbare Gewiefdrocksensor mat PVDF-Nanofaser-piezoelektresche Filamenter. Hiergestallt Drocksensoren hunn e breede Spektrum vun Inputkräften vun 0,02 bis 694 Newton.
Fofzeg Düsen goufen op engem Prototyp vun enger elektrescher Spinnmaschinn benotzt, an eng kontinuéierlech Matte aus Nanofasern gouf mat engem Batch-Fërderband op Basis vu Kofferstäng produzéiert. Ënner intermittéierender Kompressioun huet de fabrizéierten 2/2-Schaffsaumstoff eng Empfindlechkeet vun 83 mV/N gewisen, wat ongeféier 245% méi héich ass wéi dee vum 1/1-Schaffsaumstoff.
Déi proposéiert ganz gewieft Drocksensoren iwwerwaachen elektresch Signaler andeems se se physiologesche Beweegunge aussetzen, dorënner Dréien, Béien, Quetschen, Lafen a Spazéieren. Zousätzlech sinn dës Stoffdrockmesser wat d'Haltbarkeet ugeet mat konventionelle Stoffer vergläichbar a behalen ongeféier 81,3% vun hirem urspréngleche Rendement och no 5 Standardwäschen. Zousätzlech ass de fabrizéierte Gewiefsensor effektiv am Gesondheetssystem andeems en elektresch Signaler baséiert op kontinuéierleche Segmenter vum Spazéiere vun enger Persoun generéiert.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Piezoelektrischen Drocksensor fir Stoff baséiert op elektrogesponnenen Polyvinylidenfluorid-Nanofasern mat 50 Düsen, ofhängeg vum Webmuster. Flexibel Elektronik npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Haftungsausschluss: D'Meenungen, déi hei ausgedréckt ginn, sinn déi vum Auteur a senger perséinlecher Funktioun a reflektéieren net onbedéngt d'Meenungen vun AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, dem Besëtzer an dem Betreiber vun dëser Websäit. Dësen Haftungsausschluss ass Deel vun de Benotzungsbedingunge vun dëser Websäit.
D'Bhavna Kaveti ass eng Wëssenschaftsjournalistin aus Hyderabad, Indien. Si huet en MSc an en MD vum Vellore Institute of Technology, Indien, an organescher a medizinescher Chimie vun der Universitéit vu Guanajuato, Mexiko. Hir Fuerschungsaarbecht beschäftegt sech mat der Entwécklung a Synthese vu bioaktive Molekülen op Basis vun Heterocyclen, a si huet Erfahrung an der Synthese vu verschiddene Schrëtt a Komponenten. Wärend hirer Doktoratsfuerschung huet si un der Synthese vu verschiddene gebonnenen a verschmolzene peptidomimetischen Molekülen op Basis vun Heterocyclen geschafft, vun deenen erwaart gëtt, datt si de Potenzial hunn, biologesch Aktivitéit weider ze funktionaliséieren. Beim Schreiwe vun Dissertatiounen a Fuerschungspabeieren huet si hir Passioun fir wëssenschaftlecht Schreiwen a Kommunikatioun exploréiert.
Cavity, Buffner. (11. August 2022). Vollstännege Stoffdrocksensor fir tragbar Gesondheetsiwwerwaachung entwéckelt. AZonano. Ofgeruff den 21. Oktober 2022 vun https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner. „En Drocksensor fir all Gewëss, dee fir tragbar Gesondheetsiwwerwaachung entwéckelt gouf“. AZonano.21. Oktober 2022.21. Oktober 2022.
Cavity, Buffner. „En Drocksensor fir all Gewëss, dee fir tragbar Gesondheetsiwwerwaachung entwéckelt gouf“. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Stand: 21. Oktober 2022).
Cavity, Buffner. 2022. Drocksensor aus ganzem Stoff fir tragbar Gesondheetsiwwerwaachung entwéckelt. AZoNano, Zougrëff den 21. Oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
An dësem Interview schwätzt den AZoNano mam Professer André Nel iwwer eng innovativ Studie, un där hie bedeelegt ass, déi d'Entwécklung vun engem "Glasblos"-Nanoträger beschreift, deen Medikamenter hëllefe kann, an d'Bauchspaicheldrüskriibszellen anzedringen.
An dësem Interview schwätzt den AZoNano mam King Kong Lee vun der UC Berkeley iwwer seng Nobelpräisdréierin Technologie, d'optesch Pinzette.
An dësem Interview schwätze mir mat SkyWater Technology iwwer den Zoustand vun der Hallefleederindustrie, wéi d'Nanotechnologie d'Industrie matgeprägt huet, an hir nei Partnerschaft.
D'Inoveno PE-550 ass déi meeschtverkaafte Elektrospinning-/Sprëtzmaschinn fir d'kontinuéierlech Nanofaserproduktioun.
Filmetrics R54 Fortgeschratt Tool fir d'Mapping vu Plackewiderstand fir Hallefleeder- a Kompositwaferen.