Мы выкарыстоўваем файлы cookie, каб палепшыць ваш вопыт. Працягваючы прагляд гэтага сайта, вы згаджаецеся на выкарыстанне намі файлаў cookie. Дадатковая інфармацыя.
Носныя датчыкі ціску могуць дапамагчы кантраляваць здароўе чалавека і рэалізаваць узаемадзеянне чалавека з кампутарам. Працягваюцца намаганні па стварэнні датчыкаў ціску з універсальнай канструкцыяй прылады і высокай адчувальнасцю да механічных нагрузак.
Даследаванне: П'езаэлектрычны пераўтваральнік ціску для тэкстылю, які залежыць ад узору пляцення, на аснове электрапрадзеных нанавалакноў полівінілідэнфтарыду з 50 сопламі. Крыніца выявы: African Studio/Shutterstock.com
У артыкуле, апублікаваным у часопісе npj Flexible Electronics, паведамляецца пра выраб п'езаэлектрычных пераўтваральнікаў ціску для тканін з выкарыстаннем асноў з поліэтылентэрэфталату (ПЭТ) і ўткавых нітак з полівінілідэнфтарыду (ПВДФ). Прадукцыйнасць распрацаванага датчыка ціску ў дачыненні да вымярэння ціску на аснове ўзору ткацтва дэманструецца на маштабе тканіны прыблізна 2 метры.
Вынікі паказваюць, што адчувальнасць датчыка ціску, аптымізаванага з выкарыстаннем канструкцыі «канада» 2/2, на 245% вышэйшая, чым у канструкцыі «канада» 1/1. Акрамя таго, для ацэнкі прадукцыйнасці аптымізаваных тканін выкарыстоўваліся розныя ўваходныя дадзеныя, у тым ліку згінанне, сцісканне, зморшчванне, скручванне і розныя рухі чалавека. У гэтай працы датчык ціску на аснове тканіны з масівам пікселяў датчыка дэманструе стабільныя перцэпцыйныя характарыстыкі і высокую адчувальнасць.
Рыс. 1. Падрыхтоўка нітак PVDF і шматфункцыянальных тканін. а. Схема працэсу электрапрадзення з 50 сопламі, які выкарыстоўваецца для атрымання выраўнаваных матаў з нанавалакна PVDF, дзе медныя стрыжні размяшчаюцца паралельна на канвеернай стужцы, і этапы заключаюцца ў падрыхтоўцы трох плеценых структур з чатырохслаёвых монафіламентных нітак. б. SEM-выява і размеркаванне дыяметраў выраўнаваных валокнаў PVDF. в. SEM-выява чатырохслаёвай пражы. г. Трываласць на разрыў і дэфармацыя пры разрыве чатырохслаёвай пражы ў залежнасці ад скручвання. д. Рэнтгенаграмы дыфракцыі чатырохслаёвай пражы, якія паказваюць наяўнасць альфа- і бэта-фаз. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R і інш. (2022)
Хуткае развіццё інтэлектуальных робатаў і носных электронных прылад прывяло да з'яўлення многіх новых прылад на аснове гнуткіх датчыкаў ціску, і іх прымяненне ў электроніцы, прамысловасці і медыцыне хутка развіваецца.
П'езаэлектрычнасць — гэта электрычны зарад, які ўзнікае на матэрыяле, які падвяргаецца механічнаму напружанню. П'езаэлектрычнасць у асіметрычных матэрыялах дазваляе існаваць лінейнай зварачальнай залежнасці паміж механічным напружаннем і электрычным зарадам. Такім чынам, калі кавалак п'езаэлектрычнага матэрыялу фізічна дэфармуецца, ствараецца электрычны зарад, і наадварот.
П'езаэлектрычныя прылады могуць выкарыстоўваць свабодную механічную крыніцу харчавання для электронных кампанентаў, якія спажываюць мала энергіі. Тып матэрыялу і структура прылады з'яўляюцца ключавымі параметрамі для вытворчасці сэнсарных прылад на аснове электрамеханічнай сувязі. Акрамя высокавольтных неарганічных матэрыялаў, у носных прыладах таксама даследаваліся механічна гнуткія арганічныя матэрыялы.
Палімеры, апрацаваныя ў нанавалакна метадам электрапрадзення, шырока выкарыстоўваюцца ў якасці п'езаэлектрычных прылад назапашвання энергіі. П'езаэлектрычныя палімерныя нанавалакна спрыяюць стварэнню канструкцый на аснове тканін для носных прылад, забяспечваючы электрамеханічную генерацыю на аснове механічнай пругкасці ў розных асяроддзях.
Для гэтай мэты шырока выкарыстоўваюцца п'езаэлектрычныя палімеры, у тым ліку PVDF і яго вытворныя, якія валодаюць моцнай п'езаэлектрычнасцю. Гэтыя валокны PVDF выцягваюцца і круцяцца ў тканіны для п'езаэлектрычных прымяненняў, у тым ліку для датчыкаў і генератараў.
Малюнак 2. Тканіны вялікай плошчы і іх фізічныя ўласцівасці. Фатаграфія вялікага ўзору рэбраў качка 2/2 памерам да 195 см х 50 см. b SEM-выява ўзору качка 2/2, які складаецца з аднаго PVDF-качка, пракладзенага паміж двума PET-асновамі. c Модуль пругкасці і дэфармацыя пры разрыве ў розных тканінах з краямі качка 1/1, 2/2 і 3/3. d — вугал падвешвання, вымераны для тканіны. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
У гэтай працы генератары тканін на аснове нанавалакністых нітак PVDF ствараюцца з выкарыстаннем паслядоўнага 50-струменевага электрапрадзення, дзе выкарыстанне 50 соплаў палягчае вытворчасць нанавалакністых кілімкоў з дапамогай круцільнага рамянявага канвеера. З выкарыстаннем ПЭТ-ніткі ствараюцца розныя структуры пляцення, у тым ліку з рэбрамі ўтка 1/1 (простая), 2/2 і 3/3.
У папярэдніх працах паведамлялася пра выкарыстанне медзі для выраўноўвання валокнаў у выглядзе выраўнаваных медных правадоў на барабанах для збору валокнаў. Аднак бягучая праца заключаецца ў выкарыстанні паралельных медных стрыжняў, размешчаных на адлегласці 1,5 см адзін ад аднаго на канвеернай стужцы, каб дапамагчы выраўнаваць фільеры на аснове электрастатычнага ўзаемадзеяння паміж уваходнымі зараджанымі валокнамі і зарадамі на паверхні валокнаў, прымацаваных да меднага валакна.
У адрозненне ад раней апісаных ёмістных або п'езарэзістыўных датчыкаў, датчык ціску тканін, прапанаваны ў гэтай працы, рэагуе на шырокі дыяпазон уваходных сіл ад 0,02 да 694 ньютанаў. Акрамя таго, прапанаваны датчык ціску тканіны захаваў 81,3% ад свайго першапачатковага ўваходнага сігналу пасля пяці стандартных мыццяў, што сведчыць аб даўгавечнасці датчыка ціску.
Акрамя таго, значэнні адчувальнасці, якія ацэньвалі вынікі напружання і току для вязання рэбраў 1/1, 2/2 і 3/3, паказалі высокую адчувальнасць да напружання 83 і 36 мВ/Н пры ціску рэбраў 2/2 і 3/3. 3 датчыкі ўтка прадэманстравалі на 245% і 50% вышэйшую адчувальнасць для гэтых датчыкаў ціску адпаведна ў параўнанні з датчыкам ціску ўтка 1/1 з 24 мВ/Н.
Рыс. 3. Пашыранае прымяненне датчыка ціску ў суцэльную тканіну. а Прыклад датчыка ціску ў вусцілцы, вырабленага з рабрыстай тканіны 2/2 утка, устаўленай пад два круглыя ​​электроды для выяўлення руху пярэдняй часткі ступні (крыху ніжэй пальцаў ног) і пяткі. б Схематычнае адлюстраванне кожнага этапу асобных крокаў у працэсе хады: прызямленне на пятку, апусканне на зямлю, кантакт пальцаў ног і пад'ём нагі. в Выхадныя сігналы напружання ў адказ на кожную частку кроку хады для аналізу хады і г Узмоцненыя электрычныя сігналы, звязаныя з кожнай фазай хады. д Схема поўнатканевага датчыка ціску з масівам да 12 прастакутных піксельных ячэек з праводнымі лініямі, сфарміраванымі для выяўлення асобных сігналаў ад кожнага пікселя. е Трохмерная карта электрычнага сігналу, які генеруецца пры націсканні пальцам на кожны піксель. ж Электрычны сігнал выяўляецца толькі ў пікселі, на які націснуты пальцам, і ніякі пабочны сігнал не генеруецца ў іншых пікселях, што пацвярджае адсутнасць перакрыжаваных перашкод. © Кім, Д.Б., Хан, Дж., Сунг, С.М., Кім, М.С., Чой, Б.К., Парк, С.Дж., Хонг, Х. Р. і інш. (2022)
У заключэнне, гэта даследаванне дэманструе высокаадчувальны і зручны для носення датчык ціску тканін, які ўключае п'езаэлектрычныя ніткі з нанавалакна PVDF. Вытворчыя датчыкі ціску маюць шырокі дыяпазон уваходных сіл ад 0,02 да 694 ньютана.
На адным прататыпе электрычнай прадзільнай машыны выкарыстоўвалася пяцьдзесят соплаў, а бесперапынны мат з нанавалакна вырабляўся з дапамогай пакетнага канвеера на аснове медных стрыжняў. Пры перыядычным сцісканні вырабленая тканіна з падшыўкай 2/2 паказала адчувальнасць 83 мВ/Н, што прыкладна на 245% вышэй, чым тканіна з падшыўкай 1/1.
Прапанаваныя цалкам тканыя датчыкі ціску кантралююць электрычныя сігналы, падвяргаючы іх фізіялагічным рухам, у тым ліку скручванню, згінанню, сцісканню, бегу і хадзе. Акрамя таго, гэтыя тканінныя манометры ціску параўнальныя з традыцыйнымі тканінамі па трываласці, захоўваючы прыблізна 81,3% сваёй першапачатковай цякучасці нават пасля 5 стандартных мыццяў. Акрамя таго, выраблены тканінны датчык эфектыўны ў сістэме аховы здароўя, генеруючы электрычныя сігналы на аснове бесперапынных сегментаў хады чалавека.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR і інш. (2022). Тканінавы п'езаэлектрычны датчык ціску на аснове электрапрадзеных нанавалакноў полівінілідэнфтарыду з 50 сопламі ў залежнасці ад малюнка пляцення. Гнуткая электроніка npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Адмова ад адказнасці: Погляды, выказаныя тут, належаць аўтару ў яго асабістым якасці і не абавязкова адлюстроўваюць погляды AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, уладальніка і аператара гэтага вэб-сайта. Гэтая адмова ад адказнасці з'яўляецца часткай умоў карыстання гэтым вэб-сайтам.
Бхаўна Каветы — навуковая пісьменніца з Хайдарабада, Індыя. Яна мае ступень магістра і доктара медыцыны Велорскага тэхналагічнага інстытута, Індыя. Атрымала ступень магістра і доктара медыцыны па арганічнай і медыцынскай хіміі ва Універсітэце Гуанахуата, Мексіка. Яе даследчая праца звязана з распрацоўкай і сінтэзам біялагічна актыўных малекул на аснове гетэрацыклаў, і яна мае вопыт у шматступенчатым і шматкампанентным сінтэзе. Падчас доктарскай дысертацыі яна працавала над сінтэзам розных звязаных і злітых пептыдаміметычных малекул на аснове гетэрацыклаў, якія, як чакаецца, маюць патэнцыял для далейшай функцыяналізацыі біялагічнай актыўнасці. Падчас напісання дысертацый і даследчых работ яна развівала сваю запал да навуковага пісьма і камунікацыі.
Cavity, Buffner. (11 жніўня 2022 г.). Поўнатканевы датчык ціску, распрацаваны для маніторынгу здароўя праз носімныя прылады. AZonano. Атрымана 21 кастрычніка 2022 г. з https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Cavity, Buffner. «Датчык ціску ўсіх тканін, прызначаны для маніторынгу здароўя, які носіцца». AZonano.21 кастрычніка 2022 г.21 кастрычніка 2022 г.
Cavity, Buffner. «Датчык ціску тканін, прызначаны для маніторынгу здароўя праз носім прыладу». AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Па стане на 21 кастрычніка 2022 г.).
Cavity, Buffner. 2022. Цалкам тканінны датчык ціску, прызначаны для маніторынгу здароўя, які носіцца. AZoNano, дата доступу: 21 кастрычніка 2022 г., https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
У гэтым інтэрв'ю AZoNano размаўляе з прафесарам Андрэ Нэлем пра інавацыйнае даследаванне, у якім ён удзельнічае, і якое апісвае распрацоўку нананосьбіта ў выглядзе «шкляной бурбалкі», што можа дапамагчы лекам пранікаць у клеткі раку падстраўнікавай залозы.
У гэтым інтэрв'ю AZoNano размаўляе з Кінг-Конгам Лі з Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Берклі пра сваю тэхналогію, якая атрымала Нобелеўскую прэмію, — аптычны пінцэт.
У гэтым інтэрв'ю мы размаўляем са SkyWater Technology пра стан паўправадніковай прамысловасці, пра тое, як нанатэхналогіі дапамагаюць фарміраваць галіну, і пра іх новае партнёрства.
Inoveno PE-550 - гэта самая прадаваная машына для электрапрадзення/распылення для бесперапыннай вытворчасці нанавалакна.
Filmetrics R54 Пашыраны інструмент для картаграфавання супраціўлення пластоў для паўправадніковых і кампазітных пласцін.