Kasutame küpsiseid teie kogemuse parandamiseks. Selle saidi sirvimise jätkamisega nõustute meie küpsiste kasutamisega. Lisateave.
Kantavad rõhuandurid aitavad jälgida inimeste tervist ja teostada inimese ja arvuti interaktsiooni. Käimas on jõupingutused universaalse seadmedisaini ja mehaanilise pinge suhtes suure tundlikkusega rõhuandurite loomiseks.
Uuring: Kootud mustrist sõltuv tekstiilist piesoelektriline rõhuandur, mis põhineb elektroketratud polüvinülideenfluoriidi nanokiududel ja millel on 50 otsikut. Pildi autor: African Studio/Shutterstock.com
Ajakirjas npj Flexible Electronics avaldatud artikkel käsitleb piesoelektriliste rõhuandurite valmistamist kangastele, kasutades polüetüleentereftalaadist (PET) koelõnga ja polüvinülideenfluoriidist (PVDF) koelõnga. Arendatud rõhuanduri toimivust seoses rõhu mõõtmisega kudumismustri põhjal demonstreeritakse umbes 2-meetrise kanga skaalal.
Tulemused näitavad, et 2/2 canard-disainiga optimeeritud rõhuanduri tundlikkus on 245% kõrgem kui 1/1 canard-disainil. Lisaks kasutati optimeeritud kangaste toimivuse hindamiseks mitmesuguseid sisendeid, sealhulgas paindumist, pigistamist, kortsumist, keerdumist ja mitmesuguseid inimliigutusi. Selles töös näitab koepõhine rõhuandur anduri pikslite massiiviga stabiilseid tajuomadusi ja suurt tundlikkust.
Riis. 1. PVDF-niitide ja multifunktsionaalsete kangaste ettevalmistamine. a Diagramm 50 otsikuga elektroketrusprotsessist, mida kasutatakse joondatud PVDF-nanokiude mattide tootmiseks, kus vaskvardad asetatakse paralleelselt konveierilindile ja sammudeks on valmistada nelikihilistest monofilamentkiududest kolm punutud struktuuri. b Joondatud PVDF-kiudude SEM-pilt ja läbimõõtude jaotus. c Neljakihilise lõnga SEM-pilt. d Neljakihilise lõnga tõmbetugevus ja katkemispinge keerdumuse funktsioonina. e Neljakihilise lõnga röntgendifraktsioonimuster, mis näitab alfa- ja beetafaaside olemasolu. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R jt (2022)
Intelligentsete robotite ja kantavate elektroonikaseadmete kiire areng on andnud hoogu paljudele uutele painduvatel rõhuanduritel põhinevatele seadmetele ning nende rakendused elektroonikas, tööstuses ja meditsiinis arenevad kiiresti.
Piesoelektrilisus on elektrilaeng, mis tekib mehaanilise pinge all olevas materjalis. Asümmeetrilistes materjalides võimaldab piesoelektrilisus lineaarset pöörduvat seost mehaanilise pinge ja elektrilaengu vahel. Seega, kui piesoelektrilise materjali tükk füüsiliselt deformeerub, tekib elektrilaeng ja vastupidi.
Piesoelektrilised seadmed saavad kasutada vaba mehaanilist allikat, et pakkuda alternatiivset toiteallikat elektroonikakomponentidele, mis tarbivad vähe energiat. Seadme materjali tüüp ja struktuur on elektromehaanilisel sidestusel põhinevate puutetundlike seadmete tootmise võtmeparameetrid. Lisaks kõrgepinge anorgaanilistele materjalidele on kantavates seadmetes uuritud ka mehaaniliselt painduvaid orgaanilisi materjale.
Elektroketramise meetodil nanokiududeks töödeldud polümeere kasutatakse laialdaselt piesoelektriliste energiasalvestusseadmetena. Piesoelektrilised polümeer-nanokiud hõlbustavad kangapõhiste disainstruktuuride loomist kantavate rakenduste jaoks, pakkudes elektromehaanilist genereerimist, mis põhineb mehaanilisel elastsusel mitmesugustes keskkondades.
Sel eesmärgil kasutatakse laialdaselt piesoelektrilisi polümeere, sealhulgas PVDF-i ja selle derivaate, millel on tugev piesoelektrilisus. Neid PVDF-kiude tõmmatakse ja kedratakse kangasteks piesoelektriliste rakenduste, sealhulgas andurite ja generaatorite jaoks.
Joonis 2. Suurepinnalised koed ja nende füüsikalised omadused. Foto suurest 2/2 koelõngaga ribimustrist mõõtmetega kuni 195 cm x 50 cm. b SEM-pilt 2/2 koelõngaga mustrist, mis koosneb ühest PVDF-koelõngast, mis on põimitud kahe PET-aluslõngaga. c Moodul ja katkemispinge erinevates kangastes 1/1, 2/2 ja 3/3 koelõngaga servadega. d on kanga riputusnurk, mis on mõõdetud. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R jt (2022)
Käesolevas töös konstrueeritakse PVDF nanokiudfilamentidel põhinevad kangageneraatorid järjestikuse 50-joalise elektroketrusprotsessi abil, kus 50 düüsi kasutamine hõlbustab nanokiudmattide tootmist pöörleva lintkonveieri abil. PET-lõnga abil luuakse erinevaid kudumisstruktuure, sealhulgas 1/1 (tavaline), 2/2 ja 3/3 koelõngaga ribid.
Varasemates töödes on kirjeldatud vase kasutamist kiudude joondamiseks joondatud vasktraatide kujul kiudude kogumistrumlitel. Praegune töö seisneb aga paralleelsetes vasktraadides, mis paiknevad konveierilindil 1,5 cm kaugusel teineteisest, et aidata ketrusdüüse joondada, tuginedes elektrostaatilisele vastastikmõjule sissetulevate laetud kiudude ja vaskkiu külge kinnitatud kiudude pinnal olevate laengute vahel.
Erinevalt varem kirjeldatud mahtuvuslikest või piesoresistiivsetest anduritest reageerib käesolevas artiklis pakutud koerõhuandur laiale sisendjõudude vahemikule alates 0,02 kuni 694 njuutonit. Lisaks säilitas pakutud kangarõhuandur pärast viit standardset pesu 81,3% oma algsest sisendist, mis näitab rõhuanduri vastupidavust.
Lisaks näitasid 1/1, 2/2 ja 3/3 ribikuumude pinge- ja voolutugevuse tulemusi hindavad tundlikkuse väärtused 2/2 ja 3/3 ribi rõhu suhtes kõrget pingetundlikkust – 83 ja 36 mV/N. 3 koelõnga andurit näitasid nende rõhuandurite puhul vastavalt 245% ja 50% suuremat tundlikkust võrreldes 24 mV/N koelõnga rõhuanduriga 1/1.
Riis. 3. Täisriidest rõhuanduri laiendatud rakendus. a Näide sisetalla rõhuandurist, mis on valmistatud 2/2 koelõngaga soonikkoes kangast, mis on sisestatud kahe ümmarguse elektroodi alla, et tuvastada esijala (vahetult varvaste all) ja kanna liikumist. b Kõndimisprotsessi iga etapi skemaatiline esitus: kanna maandumine, maandamine, varvaste kokkupuude ja jala tõstmine. c Pinge väljundsignaalid vastusena igale kõnnisammu osale kõnnianalüüsiks ja d Võimendatud elektrilised signaalid, mis on seotud iga kõnnifaasiga. e Täieliku koerõhuanduri skeem, mis koosneb kuni 12 ristkülikukujulisest pikslirakust, millel on juhtivad jooned, mis on mustritud iga piksli individuaalsete signaalide tuvastamiseks. f Iga piksli sõrme vajutamisel genereeritud elektrilise signaali 3D-kaart. g Elektriline signaal tuvastatakse ainult sõrmega vajutatud pikslis ja teistes pikslites ei genereerita külgsignaali, mis kinnitab, et läbikostet ei esine. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R jt (2022)
Kokkuvõtteks demonstreerib see uuring ülitundlikku ja kantavat koerõhuandurit, mis sisaldab PVDF nanokiust piesoelektrilisi filamente. Valmistatud rõhuanduritel on lai sisendjõudude vahemik 0,02 kuni 694 njuutonit.
Ühel prototüübi elektrilisel ketrusmasinal kasutati viitkümmet düüsi ja vaskvarrastel põhineva partiikonveieri abil toodeti pidev nanokiudude matt. Vahelduva kokkusurumise korral näitas valmistatud 2/2 koelõngaga ääristuskanga tundlikkust 83 mV/N, mis on umbes 245% kõrgem kui 1/1 koelõngaga ääristuskangal.
Kavandatud täiskootud rõhuandurid jälgivad elektrilisi signaale, allutades need füsioloogilistele liikumistele, sealhulgas keeramisele, painutamisele, pigistamisele, jooksmisele ja kõndimisele. Lisaks on need kanga rõhuandurid vastupidavuse poolest võrreldavad tavaliste kangastega, säilitades isegi pärast 5 standardset pesu umbes 81,3% oma algsest saagikusest. Lisaks on toodetud koeandur efektiivne tervishoiusüsteemis, genereerides elektrilisi signaale inimese kõndimise pidevate segmentide põhjal.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR jt (2022). Elektroketratud polüvinülideenfluoriidi nanokiududel põhinev piesoelektriline riidest rõhuandur, millel on 50 otsikut, olenevalt kudumismustrist. Paindlik elektroonika npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Lahtiütlus: Siin väljendatud seisukohad on autori isiklikud seisukohad ega kajasta tingimata selle veebisaidi omaniku ja operaatori AZoM.com Limited T/A AZoNetwork seisukohti. See lahtiütlus on osa selle veebisaidi kasutustingimustest.
Bhavna Kaveti on teaduskirjanik Hyderabadist Indiast. Tal on magistri- ja meditsiinikraad orgaanilises ja meditsiinilises keemias Vellore'i Tehnoloogiainstituudist Indiast Mehhikost Guanajuato Ülikoolist. Tema uurimistöö on seotud heterotsüklitel põhinevate bioaktiivsete molekulide väljatöötamise ja sünteesiga ning tal on kogemusi mitmeastmelise ja mitmekomponendilise sünteesiga. Doktorikraadi omandamise ajal töötas ta mitmesuguste heterotsüklitel põhinevate seotud ja kondenseerunud peptidomimeetiliste molekulide sünteesi kallal, millel eeldatavasti on potentsiaal bioloogilist aktiivsust veelgi funktsionaliseerida. Dissertatsioone ja uurimistöid kirjutades avastas ta oma kirge teadusliku kirjutamise ja kommunikatsiooni vastu.
Cavity, Buffner. (11. august 2022). Täiskuudist rõhuandur, mis on loodud kantavaks tervise jälgimiseks. AZonano. Välja otsitud 21. oktoobril 2022 aadressilt https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner. „Kandva tervise jälgimiseks mõeldud koerõhuandur“. AZonano.21. oktoober 2022.21. oktoober 2022.
Cavity, Buffner. „Kandva tervise jälgimiseks mõeldud koerõhuandur“. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Seisuga 21. oktoober 2022).
Cavity, Buffner. 2022. Kantavaks tervise jälgimiseks mõeldud täisriidest rõhuandur. AZoNano, külastatud 21. oktoobril 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Selles intervjuus räägib AZoNano professor André Neliga uuenduslikust uuringust, milles ta osaleb ja mis kirjeldab nn klaasmulli nanokandja väljatöötamist, mis aitab ravimitel siseneda kõhunäärmevähi rakkudesse.
Selles intervjuus räägib AZoNano UC Berkeley ülikooli King Kong Leega tema Nobeli preemia võitnud tehnoloogiast, optilistest pintsettidest.
Selles intervjuus räägime SkyWater Technologyga pooljuhtide tööstuse olukorrast, sellest, kuidas nanotehnoloogia aitab tööstust kujundada, ja nende uuest partnerlusest.
Inoveno PE-550 on enimmüüdud elektroketrus-/pihustusmasin pidevaks nanokiudude tootmiseks.
Filmetrics R54 Täiustatud lehttakistuse kaardistamise tööriist pooljuht- ja komposiitplaatidele.