Usamos cookies para mellorar a túa experiencia. Ao continuar a navegar por este sitio, acepta o noso uso de cookies. Información adicional.
Os sensores de presión usables poden axudar a controlar a saúde humana e realizar a interacción humana-computadora. Os esforzos están en curso para crear sensores de presión cun deseño universal de dispositivos e alta sensibilidade á tensión mecánica.
Estudo: Transductor de presión piezoeléctrica téxtil dependente do patrón de tecido baseado en nanofibras de fluoruro de polivinilideno electrospun con 50 boquillas. Crédito da imaxe: estudo africano/shutterstock.com
Un artigo publicado na revista NPJ Flexible Electronics informa sobre a fabricación de transductores de presión piezoeléctrica para tecidos mediante fíos de urdalato de polietileno (PET) e fíos de polivinilideno (PVDF) Yarns. O rendemento do sensor de presión desenvolvido en relación á medición da presión baseada no patrón de tecido móstrase nunha escala de pano de aproximadamente 2 metros.
Os resultados mostran que a sensibilidade dun sensor de presión optimizado usando o deseño de canard 2/2 é un 245% superior á do deseño 1/1 canard. Ademais, utilizáronse diversas entradas para avaliar o rendemento dos tecidos optimizados, incluíndo flexión, espremer, engurras, torsión e diversos movementos humanos. Neste traballo, un sensor de presión baseado no tecido cunha matriz de píxeles de sensor presenta características perceptivas estables e alta sensibilidade.
Arroz. 1. Preparación de fíos PVDF e tecidos multifuncionais. Un diagrama dun proceso de electrospinning de 50 noces usado para producir alfombras aliñadas de nanofibras PVDF, onde as varas de cobre son colocadas 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 de diámetro de fibras PVDF aliñadas. C Imaxe SEM dun fío de catro capas. D A resistencia á tracción e a tensión ao descanso dun fío de catro capas como función do xiro. 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 usables 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 en materiais asimétricos permite unha relación reversible lineal entre a tensión mecánica e a carga eléctrica. Polo tanto, cando se deforma físicamente unha peza de material piezoeléctrico, créase unha carga eléctrica e viceversa.
Os dispositivos piezoeléctricos poden usar unha fonte mecánica gratuíta para proporcionar unha fonte de alimentación alternativa para compoñentes electrónicos que consumen pouca potencia. O tipo de material e estrutura do dispositivo son parámetros clave para a produción de dispositivos táctiles baseados no acoplamiento electromecánico. Ademais de materiais inorgánicos de alta tensión, tamén se exploraron materiais orgánicos mecánicos flexibles en dispositivos que se poden levar.
Os polímeros procesados ​​en nanofibras mediante métodos de electrospinning son amplamente utilizados como dispositivos de almacenamento de enerxía piezoeléctrica. As nanofibras de polímeros piezoeléctricos facilitan a creación de estruturas de deseño baseadas en tecidos para aplicacións usables ao proporcionar unha xeración electromecánica baseada na elasticidade mecánica en diversos ambientes.
Para este propósito, os polímeros piezoeléctricos son amplamente utilizados, incluído PVDF e os seus derivados, que teñen unha forte piezoelectricidade. Estas fibras PVDF están deseñadas e xúntanse en tecidos para aplicacións piezoeléctricas, incluíndo sensores e xeradores.
Figura 2. Tecidos de gran área e as súas propiedades físicas. Fotografía dun gran patrón de costelas de 2/2 trama ata 195 cm x 50 cm. B Imaxe SEM dun patrón de trama de 2/2 composto por unha trama PVDF entrelazada con dúas bases de mascotas. C módulo e tensión ao descanso en varios tecidos con bordos de 1/1, 2/2 e 3/3. D é o ángulo colgado 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, os xeradores de tecidos baseados en filamentos de nanofibra PVDF constrúense mediante un proceso de electrospinning secuencial de 50 jet, onde o uso de 50 boquillas facilita a produción de alfombras de nanofibra usando unha cinta de transportadores de cinta xiratoria. Creanse diversas estruturas de tecido usando fíos de mascota, incluíndo 1/1 (chaira), 2/2 e 3/3 costelas de trama.
O traballo anterior informou do uso de cobre para o aliñamento de fibras en forma de fíos de cobre aliñados a tambores de recollida de fibras. Non obstante, o traballo actual consiste en barras de cobre paralelas espaciadas a 1,5 cm de distancia nunha cinta transportadora para axudar a aliñar as spinnerets baseadas en 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 conservou 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 avalían a tensión e os resultados da corrente para o punto de 1/1, 2/2 e 3/3 mostraron unha sensibilidade de alta tensión de 83 e 36 mV/n a 2/2 e 3/3 presión. 3 sensores de trama demostraron unha sensibilidade do 245% e un 50% máis para estes sensores de presión, respectivamente, en comparación co sensor de presión de 24 mV/N 1/1.
Arroz. 3. Aplicación ampliada do sensor de presión de pano completo. Un exemplo de sensor de presión de plantilla feito de tecido acanalado de 2/2 de trama inserido baixo dous electrodos circulares para detectar pés de pé (xusto debaixo dos dedos dos pés) e o movemento do talón. B Representación esquemática de cada etapa dos pasos individuais no proceso de camiñada: desembarco do talón, conexión a terra, contacto do pé e ascensor das pernas. C sinais de saída de tensión en resposta a cada parte do paso de marcha para a análise de marcha e d sinais eléctricos amplificados asociados a cada fase da marcha. E esquema dun sensor de presión completa de tecido cunha serie de ata 12 células de píxeles rectangulares con liñas condutivas estampadas para detectar sinais individuais de cada píxel. F Un mapa 3D do sinal eléctrico xerado premendo un dedo en cada píxel. G Un sinal eléctrico só se detecta no píxel presionado por dedos e non se xera ningún sinal lateral noutros píxeles, confirmando que non hai ningún crosstalk. © 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 altamente sensible e usable que incorpora filamentos piezoeléctricos de nanofibra PVDF. Os sensores de presión fabricados teñen unha ampla gama de forzas de entrada de 0,02 a 694 Newtons.
Utilizáronse cincuenta boquillas nunha máquina de fiación eléctrica de prototipo e produciuse unha alfombra continua de nanofibras usando un transportador de lotes baseado en varillas de cobre. Baixo a compresión intermitente, o tecido de dobladillo de 2/2 de trama fabricado mostrou unha sensibilidade de 83 mV/n, que é aproximadamente un 245% superior ao tecido de doblada de 1/1.
Os sensores de presión todo tecidos controlan os sinais eléctricos someténdoos a movementos fisiolóxicos, incluíndo torcidos, dobrar, espremer, correr e camiñar. Ademais, estes medidores de presión do tecido son comparables aos tecidos convencionais en termos de durabilidade, conservando aproximadamente o 81,3% do seu rendemento orixinal incluso despois de 5 lavados estándar. Ademais, o sensor de tecido fabricado é eficaz no sistema sanitario xerando sinais eléctricos baseados en segmentos continuos do paseo dunha persoa.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Sensor de presión piezoeléctrica 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.
Renuncia: As opinións aquí expresadas son as do autor na súa capacidade persoal e non reflicten necesariamente as opinións de Azom.com Limited T/A Azonetwork, o propietario e operador deste sitio web. Esta renuncia forma parte dos termos de uso deste sitio web.
Bhavna Kaveti é un escritor científico de Hyderabad, India. Ela ten MSC e MD do Instituto de Tecnoloxía de Vellore, India. en química orgánica e medicinal pola 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 varios compoñentes. Durante a súa investigación doutoral, traballou na síntese de diversas moléculas peptidomiméticas baseadas no heterociclo e fusionadas que se espera que teñan o potencial de funcionalizar aínda máis a actividade biolóxica. Mentres escribía disertacións e traballos de investigación, explorou a súa paixón pola escritura científica e a comunicación.
Cavidade, Buffner. (11 de agosto de 2022). Sensor de presión completa de tecido deseñado para un control sanitario que se pode levar. 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 o control sanitario que se pode levar". Azonano.21 de outubro de 2022.21 de outubro de 2022.
Cavidade, Buffner. "Un sensor de presión de todo o tecido deseñado para o control sanitario que se pode levar". 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 pano deseñado para un control sanitario que se pode levar. Azonano, accedido 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 nanocarrier "burbulla de vidro" que pode axudar ás drogas a entrar nas células cancerosas do páncreas.
Nesta entrevista, Azonano fala co rei Kong Lee de UC Berkeley sobre a súa tecnoloxía gañadora do premio Nobel, as pinzas ópticas.
Nesta entrevista, falamos coa tecnoloxía Skywater sobre o estado da industria dos semiconductores, como a nanotecnoloxía está a axudar a dar forma á industria e á súa nova colaboración.
Inoveno PE-550 é a máquina de electrospinning/pulverización máis vendida para a produción continua de nanofibra.
Ferramenta de mapeo de resistencia de follas avanzadas de filmettrics para semiconductores e obleas compostas.