Usamos cookies para mellorar a túa experiencia.Ao continuar navegando neste sitio, aceptas o noso uso de cookies.Información adicional.
Os sensores de presión que se poden levar poden axudar a controlar a saúde humana e realizar a interacción humano-ordenador.Os esforzos están en curso para crear sensores de presión cun deseño de dispositivo universal e alta sensibilidade ao estrés mecánico.
Estudo: transdutor de presión piezoeléctrico téxtil dependente do patrón de tecido baseado en nanofibras de fluoruro de polivinilideno electrospun con 50 boquillas.Crédito da imaxe: African Studio/Shutterstock.com
Un artigo publicado na revista npj Flexible Electronics informa sobre a fabricación de transdutores de presión piezoeléctricos para tecidos que utilizan fíos de urdimbre de polietileno tereftalato (PET) e fíos de trama de fluoruro de polivinilideno (PVDF).O rendemento do sensor de presión desenvolvido en relación á medición de presión baseada no patrón de tecido demóstrase nunha escala de tea de aproximadamente 2 metros.
Os resultados mostran que a sensibilidade dun sensor de presión optimizado usando o deseño 2/2 canard é un 245% maior que a do deseño 1/1 canard.Ademais, utilizáronse varias entradas para avaliar o rendemento dos tecidos optimizados, incluíndo flexión, apertamento, engurras, torsión e varios movementos humanos.Neste traballo, un sensor de presión baseado en tecidos cunha matriz de píxeles do sensor presenta características perceptivas estables e alta sensibilidade.
Arroz.1. Preparación de fíos de PVDF e tecidos multifuncionais.a Diagrama dun proceso de electrospinning de 50 boquillas usado para producir esteras aliñadas de nanofibras de PVDF, onde as barras de cobre se colocan en paralelo nunha cinta transportadora, e os pasos son preparar tres estruturas trenzadas a partir de filamentos de monofilamento de catro capas.b Imaxe SEM e distribución do diámetro das fibras de PVDF aliñadas.c Imaxe SEM dun fío de catro capas.d Resistencia á tracción e deformación á rotura dun fío de catro capas en función da torsión.e Patrón de difracción de raios X dun fío de catro capas que mostra a presenza de fases alfa e beta.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
O rápido desenvolvemento de robots intelixentes e dispositivos electrónicos wearables deu lugar a moitos novos dispositivos baseados en sensores de presión flexibles, e as súas aplicacións en electrónica, industria e medicina están a desenvolverse rapidamente.
A piezoelectricidade é unha carga eléctrica xerada nun material que está sometido a tensión mecánica.A piezoelectricidade nos materiais asimétricos permite unha relación lineal reversible entre a tensión mecánica e a carga eléctrica.Polo tanto, cando unha peza de material piezoeléctrico se deforma fisicamente, créase unha carga eléctrica, e viceversa.
Os dispositivos piezoeléctricos poden utilizar unha fonte mecánica gratuíta para proporcionar unha fonte de enerxía alternativa para os compoñentes electrónicos que consumen pouca enerxía.O tipo de material e estrutura do dispositivo son parámetros fundamentais para a produción de dispositivos táctiles baseados no acoplamento electromecánico.Ademais dos materiais inorgánicos de alta tensión, tamén se exploraron materiais orgánicos mecánicamente flexibles en dispositivos portátiles.
Os polímeros transformados en nanofibras mediante métodos de electrospinning son amplamente utilizados como dispositivos de almacenamento de enerxía piezoeléctrico.As nanofibras de polímero piezoeléctricos facilitan a creación de estruturas de deseño baseadas en tecidos para aplicacións vestibles proporcionando xeración electromecánica baseada na elasticidade mecánica nunha variedade de ambientes.
Para este fin, os polímeros piezoeléctricos son amplamente utilizados, incluíndo o PVDF e os seus derivados, que teñen unha forte piezoelectricidade.Estas fibras de PVDF son deseñadas e fiadas en tecidos para aplicacións piezoeléctricas, incluíndo sensores e xeradores.
Figura 2. Tecidos de gran superficie e as súas propiedades físicas.Fotografía dun patrón de costela grande de 2/2 trama de ata 195 cm x 50 cm.b Imaxe SEM dun patrón de 2/2 trama composto por unha trama de PVDF entrelazada con dúas bases de PET.c Módulo e tensión en rotura en diversos tecidos con bordos de trama de 1/1, 2/2 e 3/3.d é o ángulo de suspensión medido para o tecido.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
No presente traballo constrúense xeradores de tecido baseados en filamentos de nanofibras de PVDF mediante un proceso de electrospinning secuencial de 50 chorros, onde o uso de 50 boquillas facilita a produción de esteiras de nanofibras mediante unha cinta transportadora xiratoria.Con fíos de PET créanse varias estruturas de tecido, incluíndo nervaduras de trama 1/1 (lisa), 2/2 e 3/3.
Traballos anteriores informaron sobre o uso de cobre para o aliñamento de fibras en forma de fíos de cobre aliñados en tambores de recollida de fibras.Non obstante, o traballo actual consiste en varillas de cobre paralelas separadas 1,5 cm nunha cinta transportadora para axudar a aliñar as fileiras en función das interaccións electrostáticas entre as fibras cargadas entrantes e as cargas na superficie das fibras unidas á fibra de cobre.
A diferenza dos sensores capacitivos ou piezoresistivos descritos anteriormente, o sensor de presión do tecido proposto neste artigo responde a unha ampla gama de forzas de entrada de 0,02 a 694 Newtons.Ademais, o sensor de presión de tecido proposto retivo o 81,3% da súa entrada orixinal despois de cinco lavados estándar, o que indica a durabilidade do sensor de presión.
Ademais, os valores de sensibilidade que avaliaron os resultados da tensión e da corrente para o tecido de costela 1/1, 2/2 e 3/3 mostraron unha sensibilidade de alta tensión de 83 e 36 mV/N á presión de costela 2/2 e 3/3.3 sensores de trama demostraron unha sensibilidade 245% e 50% máis alta para estes sensores de presión, respectivamente, en comparación co sensor de presión de trama 1/1 de 24 mV/N.
Arroz.3. Aplicación ampliada do sensor de presión de pano completo.a Exemplo dun sensor de presión de plantilla feito de tecido acanalado de 2/2 trama inserido debaixo de dous electrodos circulares para detectar o movemento do antepé (xusto debaixo dos dedos) e do talón.b Representación esquemática de cada etapa dos pasos individuais do proceso de marcha: aterraxe do talón, aterraxe, contacto dos pés e elevación das pernas.c Sinais de saída de tensión en resposta a cada parte do paso da marcha para a análise da marcha e d Sinais eléctricos amplificados asociados a cada fase da marcha.e Esquema dun sensor de presión de tecido completo cunha matriz de ata 12 celas de píxeles rectangulares con liñas condutoras modeladas para detectar sinais individuais de cada píxel.f Un mapa 3D do sinal eléctrico xerado ao premer un dedo sobre cada píxel.g Só se detecta un sinal eléctrico no píxel presionado co dedo e non se xera ningún sinal lateral noutros píxeles, o que confirma que non hai diafonía.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
En conclusión, este estudo demostra un sensor de presión de tecido moi sensible e portátil que incorpora filamentos piezoeléctricos de nanofibras de PVDF.Os sensores de presión fabricados teñen unha ampla gama de forzas de entrada de 0,02 a 694 Newtons.
Utilizáronse cincuenta boquillas nun prototipo de máquina de fiar eléctrica e produciuse unha esteira continua de nanofibras mediante un transportador de lotes baseado en varillas de cobre.Baixo compresión intermitente, o tecido do dobladillo de trama 2/2 fabricado mostrou unha sensibilidade de 83 mV/N, o que é aproximadamente un 245% superior ao tecido do dobladillo de trama 1/1.
Os sensores de presión totalmente tecidos propostos monitorizan os sinais eléctricos someténdoos a movementos fisiolóxicos, incluíndo torsións, flexións, apertas, correr e camiñar.Ademais, estes manómetros de tecido son comparables aos tecidos convencionais en termos de durabilidade, conservando aproximadamente o 81,3% do seu rendemento orixinal mesmo despois de 5 lavados estándar.Ademais, o sensor de tecido fabricado é eficaz no sistema sanitario ao xerar sinais eléctricos baseados en segmentos continuos da marcha dunha persoa.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Sensor de presión piezoeléctrico de tecido baseado en nanofibras de fluoruro de polivinilideno electrospun con 50 boquillas, dependendo do patrón de tecido.Electrónica flexible npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Exención de responsabilidade: as opinións aquí expresadas son as do autor a título persoal e non necesariamente reflicten as opinións de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, propietario e operador deste sitio web.Esta exención de responsabilidade forma parte das condicións de uso deste sitio web.
Bhavna Kaveti é unha escritora científica de Hyderabad, India.Ela posúe un MSc e un MD polo Instituto Tecnolóxico de Vellore, na India.en Química Orgánica e Medicinal da Universidade de Guanajuato, México.O seu traballo de investigación está relacionado co desenvolvemento e síntese de moléculas bioactivas baseadas en heterociclos, e ten experiencia en síntese de varios pasos e de múltiples compoñentes.Durante a súa investigación de doutoramento, traballou na síntese de varias moléculas peptidomiméticas unidas e fusionadas baseadas en heterociclos que se espera que teñan o potencial de funcionalizar aínda máis a actividade biolóxica.Mentres escribía teses e traballos de investigación, explorou a súa paixón pola escritura científica e a comunicación.
Cavidade, Buffner.(11 de agosto de 2022).Sensor de presión de tecido completo deseñado para controlar a saúde.AZonano.Recuperado o 21 de outubro de 2022 de https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavidade, Buffner."Un sensor de presión de todo o tecido deseñado para a vixilancia da saúde portátil".AZonano.21 de outubro de 2022.21 de outubro de 2022.
Cavidade, Buffner."Un sensor de presión de todo o tecido deseñado para a vixilancia da saúde portátil".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(A partir do 21 de outubro de 2022).
Cavidade, Buffner.2022. Sensor de presión de todo tecido deseñado para a vixilancia da saúde.AZoNano, consultado o 21 de outubro de 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Nesta entrevista, AZoNano fala co profesor André Nel sobre un estudo innovador no que está involucrado que describe o desenvolvemento dun nanoportador de "burbulla de vidro" que pode axudar a que os fármacos entren nas células do cancro de páncreas.
Nesta entrevista, AZoNano fala co King Kong Lee da UC Berkeley sobre a súa tecnoloxía gañadora do Premio Nobel, as pinzas ópticas.
Nesta entrevista, falamos con SkyWater Technology sobre o estado da industria de semicondutores, como a nanotecnoloxía está axudando a darlle forma á industria e a súa nova asociación.
Inoveno PE-550 é a máquina de electrospinning/pulverización máis vendida para a produción continua de nanofibras.
Filmetrics R54 Ferramenta avanzada de mapeo de resistencia de follas para obleas de semicondutores e compostos.