ما از کوکی ها برای بهبود تجربه شما استفاده می کنیم.با ادامه مرور این سایت، با استفاده ما از کوکی ها موافقت می کنید.اطلاعات تکمیلی.
سنسورهای فشار پوشیدنی می توانند به نظارت بر سلامت انسان و درک تعامل انسان و رایانه کمک کنند.تلاش ها برای ایجاد حسگرهای فشار با طراحی دستگاه جهانی و حساسیت بالا به تنش مکانیکی ادامه دارد.
مطالعه: مبدل فشار پیزوالکتریک نساجی وابسته به الگو بر اساس نانوالیاف پلی وینیلیدین فلوراید الکتروریسی شده با 50 نازل.اعتبار تصویر: African Studio/Shutterstock.com
مقاله ای که در مجله npj Flexible Electronics منتشر شده است در مورد ساخت مبدل های فشار پیزوالکتریک برای پارچه ها با استفاده از نخ های تار پلی اتیلن ترفتالات (PET) و نخ های پود پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) گزارش می دهد.عملکرد سنسور فشار توسعه یافته در رابطه با اندازه گیری فشار بر اساس الگوی بافت در مقیاس پارچه ای تقریباً 2 متر نشان داده شده است.
نتایج نشان می‌دهد که حساسیت سنسور فشار بهینه‌شده با استفاده از طرح کانارد 2/2، 245 درصد بیشتر از حساسیت طرح کانارد 1/1 است.علاوه بر این، ورودی‌های مختلفی برای ارزیابی عملکرد پارچه‌های بهینه‌شده از جمله خم شدن، فشردن، چروک شدن، پیچش و حرکات مختلف انسان استفاده شد.در این کار، یک سنسور فشار مبتنی بر بافت با آرایه پیکسل حسگر ویژگی‌های ادراکی پایدار و حساسیت بالایی را نشان می‌دهد.
برنج.1. تهیه رزوه های PVDF و پارچه های چند منظوره.نموداری از فرآیند الکتروریسی 50 نازلی که برای تولید تشک های هم تراز از نانوالیاف PVDF استفاده می شود، که در آن میله های مسی به صورت موازی روی یک تسمه نقاله قرار می گیرند و مراحل آماده سازی سه ساختار بافته شده از رشته های تک رشته ای چهار لایه است.b تصویر SEM و توزیع قطر فیبرهای PVDF تراز شده.c تصویر SEM از یک نخ چهار لایه.d استحکام کششی و کرنش در هنگام شکستن یک نخ چهار لایه به عنوان تابعی از پیچش.الگوی پراش اشعه ایکس یک نخ چهار لایه که حضور فازهای آلفا و بتا را نشان می دهد.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
توسعه سریع روبات‌های هوشمند و دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی باعث پیدایش بسیاری از دستگاه‌های جدید مبتنی بر حسگرهای فشار انعطاف‌پذیر شده است و کاربردهای آنها در الکترونیک، صنعت و پزشکی به سرعت در حال توسعه است.
پیزوالکتریسیته یک بار الکتریکی است که بر روی ماده ای که تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد ایجاد می شود.پیزوالکتریک در مواد نامتقارن اجازه می دهد تا یک رابطه برگشت پذیر خطی بین تنش مکانیکی و بار الکتریکی ایجاد شود.بنابراین، هنگامی که یک قطعه از مواد پیزوالکتریک از نظر فیزیکی تغییر شکل می‌دهد، بار الکتریکی ایجاد می‌شود و بالعکس.
دستگاه های پیزوالکتریک می توانند از یک منبع مکانیکی رایگان برای ارائه یک منبع انرژی جایگزین برای قطعات الکترونیکی که انرژی کمی مصرف می کنند استفاده کنند.نوع مواد و ساختار دستگاه از پارامترهای کلیدی برای تولید دستگاه های لمسی مبتنی بر کوپلینگ الکترومکانیکی می باشد.علاوه بر مواد معدنی ولتاژ بالا، مواد آلی انعطاف پذیر مکانیکی نیز در دستگاه های پوشیدنی مورد بررسی قرار گرفته اند.
پلیمرهای پردازش شده به نانوالیاف با روش های الکتروریسی به طور گسترده ای به عنوان دستگاه های ذخیره انرژی پیزوالکتریک مورد استفاده قرار می گیرند.نانوالیاف پلیمری پیزوالکتریک با ارائه تولید الکترومکانیکی بر اساس کشش مکانیکی در محیط‌های مختلف، ایجاد ساختارهای طراحی مبتنی بر پارچه را برای کاربردهای پوشیدنی تسهیل می‌کنند.
برای این منظور از پلیمرهای پیزوالکتریک از جمله PVDF و مشتقات آن که دارای پیزوالکتریک قوی هستند به طور گسترده استفاده می شود.این الیاف PVDF برای کاربردهای پیزوالکتریک از جمله سنسورها و ژنراتورها کشیده می‌شوند و در پارچه‌هایی چرخانده می‌شوند.
شکل 2. بافت های بزرگ و خواص فیزیکی آنها.عکس طرح دنده پود بزرگ 2/2 تا 195 سانتی متر در 50 سانتی متر.b تصویر SEM از یک الگوی پود 2/2 متشکل از یک پود PVDF که با دو پایه PET در هم آمیخته شده است.c مدول و کرنش در هنگام شکست در پارچه های مختلف با لبه های پود 1/1، 2/2 و 3/3.d زاویه آویزان اندازه گیری شده برای پارچه است.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
در کار حاضر، ژنراتورهای پارچه مبتنی بر رشته‌های نانوالیاف PVDF با استفاده از فرآیند الکتروریسی متوالی 50 جت ساخته شده‌اند، که در آن استفاده از 50 نازل، تولید تشک‌های نانوالیاف را با استفاده از تسمه نقاله دوار تسهیل می‌کند.ساختارهای بافت مختلفی با استفاده از نخ PET ایجاد می شود که شامل دنده های 1/1 (ساده)، 2/2 و 3/3 پود می شود.
کار قبلی استفاده از مس را برای تراز الیاف به شکل سیم های مسی تراز بر روی درام های جمع آوری الیاف گزارش کرده است.با این حال، کار فعلی شامل میله‌های مسی موازی است که با فاصله 1.5 سانتی‌متری از هم بر روی یک تسمه نقاله برای کمک به تراز کردن اسپینرها بر اساس فعل و انفعالات الکترواستاتیکی بین الیاف باردار ورودی و بارهای روی سطح الیاف متصل به فیبر مسی است.
برخلاف سنسورهای خازنی یا پیزومقاومتی که قبلاً توضیح داده شد، سنسور فشار بافت پیشنهاد شده در این مقاله به طیف وسیعی از نیروهای ورودی از 0.02 تا 694 نیوتن پاسخ می‌دهد.علاوه بر این، سنسور فشار پارچه پیشنهادی 81.3 درصد از ورودی اولیه خود را پس از پنج شستشو استاندارد حفظ کرد که نشان دهنده دوام سنسور فشار است.
علاوه بر این، مقادیر حساسیت ارزیابی نتایج ولتاژ و جریان برای بافندگی دنده 1/1، 2/2 و 3/3 حساسیت ولتاژ بالای 83 و 36 mV/N تا فشار دنده 2/2 و 3/3 را نشان داد.3 حسگر پود به ترتیب 245% و 50% حساسیت بالاتری را برای این سنسورهای فشار در مقایسه با سنسور فشار پود 24 mV/N 1/1 نشان دادند.
برنج.3. کاربرد گسترده سنسور فشار تمام پارچه.نمونه ای از سنسور فشار کفی ساخته شده از پارچه آجدار 2/2 پود که در زیر دو الکترود دایره ای قرار داده شده است تا جلوی پا (درست زیر انگشتان پا) و حرکت پاشنه را تشخیص دهد.ب نمایش شماتیک از هر مرحله از مراحل جداگانه در فرآیند راه رفتن: فرود پاشنه پا، زمین، تماس با انگشتان پا و بلند کردن پا.c سیگنال های خروجی ولتاژ در پاسخ به هر قسمت از مرحله راه رفتن برای تجزیه و تحلیل راه رفتن و d سیگنال های الکتریکی تقویت شده مرتبط با هر مرحله از راه رفتن.e شماتیک سنسور فشار بافت کامل با آرایه ای از حداکثر 12 سلول پیکسل مستطیلی با خطوط رسانا که برای تشخیص سیگنال های جداگانه از هر پیکسل الگوبرداری شده اند.f یک نقشه سه بعدی از سیگنال الکتریکی که با فشار دادن انگشت روی هر پیکسل تولید می شود.g یک سیگنال الکتریکی فقط در پیکسل فشار داده شده با انگشت تشخیص داده می شود و هیچ سیگنال جانبی در پیکسل های دیگر تولید نمی شود که تأیید می کند که هیچ تداخلی وجود ندارد.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
در نتیجه، این مطالعه یک حسگر فشار بافت بسیار حساس و پوشیدنی را نشان می‌دهد که از رشته‌های پیزوالکتریک نانوالیاف PVDF استفاده می‌کند.سنسورهای فشار تولیدی دارای طیف وسیعی از نیروهای ورودی از 0.02 تا 694 نیوتن هستند.
پنجاه نازل در یک نمونه اولیه ماشین ریسندگی الکتریکی استفاده شد و یک تشک پیوسته از نانوالیاف با استفاده از یک نوار نقاله دسته ای بر اساس میله های مسی تولید شد.تحت فشرده سازی متناوب، پارچه سجاف 2/2 پود تولیدی حساسیت 83 میلی ولت بر نیوتن را نشان داد که حدود 245 درصد بیشتر از پارچه سجاف پود 1/1 است.
سنسورهای فشار تمام بافته پیشنهادی سیگنال های الکتریکی را با قرار دادن آنها در معرض حرکات فیزیولوژیکی، از جمله پیچش، خم شدن، فشردن، دویدن و راه رفتن، نظارت می کنند.علاوه بر این، این گیج‌های فشار پارچه از نظر دوام با پارچه‌های معمولی قابل مقایسه هستند و تقریباً 81.3 درصد عملکرد اولیه خود را حتی پس از 5 بار شستشوی استاندارد حفظ می‌کنند.علاوه بر این، حسگر بافت تولید شده با تولید سیگنال‌های الکتریکی بر اساس بخش‌های پیوسته راه رفتن فرد در سیستم مراقبت‌های بهداشتی مؤثر است.
Kim، DB، Han، J.، Sung، SM، Kim، MS، Choi، BK، Park، SJ، Hong، HR، و همکاران.(2022).سنسور فشار پیزوالکتریک پارچه ای بر پایه نانوالیاف پلی وینیلیدین فلوراید الکتروریسی شده با 50 نازل، بسته به الگوی بافت.الکترونیک انعطاف پذیر npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
سلب مسئولیت: نظرات بیان شده در اینجا نظرات نویسنده در مقام شخصی او است و لزوماً منعکس کننده نظرات AZoM.com Limited T/A AZoNetwork، مالک و اپراتور این وب سایت نیست.این سلب مسئولیت بخشی از شرایط استفاده از این وب سایت است.
بهاونا کاوتی نویسنده علمی اهل حیدرآباد هند است.او دارای مدرک کارشناسی ارشد و دکتری از موسسه فناوری Vellore، هند است.در شیمی آلی و دارویی از دانشگاه گواناخواتو، مکزیک.کار تحقیقاتی او مربوط به توسعه و سنتز مولکول های فعال زیستی بر اساس هتروسیکل ها است و او تجربه سنتز چند مرحله ای و چند جزئی را دارد.در طول تحقیقات دکترای خود، او روی سنتز مولکول‌های پپتیدومیمتیک متصل و ذوب شده مبتنی بر هتروسیکل کار کرد که انتظار می‌رود پتانسیل بیشتری برای فعال‌سازی فعالیت‌های بیولوژیکی داشته باشند.او در حین نوشتن پایان نامه ها و مقالات تحقیقاتی اشتیاق خود را برای نوشتن و ارتباطات علمی کشف کرد.
حفره، بافنر.(11 اوت 2022).سنسور فشار کامل پارچه برای نظارت بر سلامت پوشیدنی طراحی شده است.AZonano.بازیابی شده در 21 اکتبر 2022 از https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
حفره، بافنر."سنسور فشار تمام بافت طراحی شده برای نظارت بر سلامت پوشیدنی".AZonano.21 اکتبر 2022.21 اکتبر 2022.
حفره، بافنر."سنسور فشار تمام بافت طراحی شده برای نظارت بر سلامت پوشیدنی".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(از 21 اکتبر 2022).
حفره، بافنر.2022. سنسور فشار تمام پارچه طراحی شده برای نظارت بر سلامت پوشیدنی.AZoNano، دسترسی به 21 اکتبر 2022، https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
در این مصاحبه، AZoNano با پروفسور آندره نل در مورد مطالعه نوآورانه‌ای صحبت می‌کند که او در آن مشارکت دارد و توسعه یک نانوحامل «حباب شیشه‌ای» را توصیف می‌کند که می‌تواند به داروها برای ورود به سلول‌های سرطان پانکراس کمک کند.
در این مصاحبه، AZoNano با کینگ کونگ لی از دانشگاه برکلی در مورد فناوری برنده جایزه نوبل، موچین های نوری صحبت می کند.
در این مصاحبه با SkyWater Technology در مورد وضعیت صنعت نیمه هادی ها، چگونگی کمک فناوری نانو به شکل گیری این صنعت و همکاری جدید آنها صحبت می کنیم.
Inoveno PE-550 پرفروش ترین دستگاه الکتروریسی/پاشش برای تولید نانوالیاف مداوم است.
Filmetrics R54 ابزار نگاشت مقاومت ورق پیشرفته برای ویفرهای نیمه هادی و کامپوزیت.