Utilitzem cookies per millorar la vostra experiència. En continuar navegant per aquest lloc, esteu d’acord amb l’ús de les galetes. Informació addicional.
Els sensors de pressió que es poden portar poden ajudar a controlar la salut humana i realitzar la interacció humana-ordinador. Els esforços estan en marxa per crear sensors de pressió amb un disseny de dispositius universals i una alta sensibilitat a l’estrès mecànic.
Estudi: transductor de pressió piezoelèctrica dependent del patró de teixit basat en nanofibres de fluor de polivinilidè electrospuno amb 50 broquets. Crèdit d’imatge: African Studio/Shutterstock.com
Un article publicat a la revista NPJ Flexible Electronics Reports sobre la fabricació de transductors de pressió piezoelèctrica per a teixits que utilitzen yarns WEFT de polietilè tereftalat (PET) i fluorur de polivinilidè (PVDF). El rendiment del sensor de pressió desenvolupat en relació amb la mesura de la pressió basada en el patró de teixit es demostra en una escala de tela d'aproximadament 2 metres.
Els resultats mostren que la sensibilitat d’un sensor de pressió optimitzat mitjançant el disseny de Canard 2/2 és un 245% superior a la del disseny de Canard 1/1. A més, es van utilitzar diversos inputs per avaluar el rendiment dels teixits optimitzats, incloent flexió, esprémer, arrugar -se, retorçar -se i diversos moviments humans. En aquest treball, un sensor de pressió basat en teixits amb una matriu de píxels de sensor presenta característiques perceptuals estables i alta sensibilitat.
Arròs. 1. Preparació de fils PVDF i teixits multifuncionals. Un diagrama d’un procés d’electrospinning de 50-No-RUNTA utilitzat per produir estores alineades de nanofibres PVDF, on les barres de coure es col·loquen en paral·lel en una cinta transportadora i els passos són preparar tres estructures trenades a partir de filaments de monofilament de quatre capes. B SEM Imatge i distribució de diàmetre de fibres PVDF alineades. C Imatge SEM d’un fil de quatre capes. Dietència de tracció i tensió a la ruptura d’un fil de quatre capes en funció del gir. Pa patró de difracció de raigs X d’un fil de quatre capes que mostra la presència de fases alfa i beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
El ràpid desenvolupament de robots intel·ligents i dispositius electrònics portables ha donat lloc a molts nous dispositius basats en sensors de pressió flexibles, i les seves aplicacions en electrònica, indústria i medicina es desenvolupen ràpidament.
La piezoelectricitat és una càrrega elèctrica generada en un material sotmès a estrès mecànic. La piezoelectricitat en materials asimètrics permet una relació reversible lineal entre l’estrès mecànic i la càrrega elèctrica. Per tant, quan es deforma físicament una peça de material piezoelèctric, es crea una càrrega elèctrica i viceversa.
Els dispositius piezoelèctrics poden utilitzar una font mecànica lliure per proporcionar una font d’alimentació alternativa per a components electrònics que consumeixen poca potència. El tipus de material i estructura del dispositiu són paràmetres clau per a la producció de dispositius tàctils basats en un acoblament electromecànic. A més dels materials inorgànics d’alta tensió, també s’han explorat materials orgànics flexibles mecànicament en dispositius portables.
Els polímers processats en nanofibres mitjançant mètodes d’electrospinning s’utilitzen àmpliament com a dispositius d’emmagatzematge d’energia piezoelèctrica. Les nanofibres de polímer piezoelèctric faciliten la creació d’estructures de disseny basades en teixits per a aplicacions que es poden portar proporcionant una generació electromecànica basada en l’elasticitat mecànica en diversos ambients.
Per a aquest propòsit, s’utilitzen àmpliament polímers piezoelèctrics, inclosos PVDF i els seus derivats, que tenen una forta piezoelèctrica. Aquestes fibres PVDF estan dibuixades i es converteixen en teixits per a aplicacions piezoelèctriques, inclosos sensors i generadors.
Figura 2. Teixits grans de la zona i les seves propietats físiques. Fotografia d'un gran patró de costella de 2/2 de fins a 195 cm x 50 cm. B SEM Imatge d’un patró de trama de 2/2 que consisteix en un pvdf WEFT entrellaçat amb dues bases de PET. C Mòdul C i cola a la pausa en diversos teixits amb vores de trama 1/1, 2/2 i 3/3. D és l’angle penjat mesurat per al teixit. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
En el present treball, els generadors de teixits basats en filaments de nanofibra PVDF es construeixen mitjançant un procés d’electrospinning seqüencial de 50 jet, on l’ús de 50 broquets facilita la producció de estores de nanofibra mitjançant un cinturó transportador de cinturó rotatiu. Es creen diverses estructures de teixit mitjançant filats per a mascotes, incloent -hi 1/1 (plana), 2/2 i 3/3 costelles de trama.
Els treballs anteriors han informat de l’ús de coure per alineació de fibres en forma de cables alineats de coure en els tambors de recollida de fibres. Tot i això, el treball actual consisteix en varetes de coure paral·leles entre 1,5 cm de distància en una cinta transportadora per ajudar a alinear els spinnerets basats en interaccions electrostàtiques entre fibres carregades entrants i càrregues a la superfície de les fibres unides a la fibra de coure.
A diferència dels sensors capacitius o piezoresistius descrits anteriorment, el sensor de pressió del teixit proposat en aquest treball respon a una àmplia gamma de forces d’entrada de 0,02 a 694 Newtons. A més, el sensor de pressió de teixit proposat va conservar el 81,3% de la seva entrada original després de cinc rentats estàndard, cosa que indica la durabilitat del sensor de pressió.
A més, els valors de sensibilitat que avaluen la tensió i els resultats de corrent per a l’1/1, 2/2 i 3/3 de teixit de costelles van mostrar una sensibilitat d’alta tensió de 83 i 36 mV/n a 2/2 i 3/3 de la pressió de costella. 3 sensors de trama van demostrar un 245% i un 50% de sensibilitat més alta per a aquests sensors de pressió, respectivament, en comparació amb el sensor de pressió de 24 mV/n 1/1.
Arròs. 3. Aplicació ampliada del sensor de pressió de roba completa. Un exemple de sensor de pressió de la plantilla fabricat amb un teixit de nervis de 2/2 de trama inserit sota dos elèctrodes circulars per detectar el peu del peu (just a sota dels dits dels peus) i el moviment del taló. B Representació esquemàtica de cada etapa dels passos individuals en el procés de marxa: desembarcament de taló, posada a terra, contacte amb els dits i ascensor de cames. C senyals de sortida de tensió C en resposta a cada part del pas de marxa per a l’anàlisi de la marxa i els senyals elèctrics amplificats ds associats a cada fase de la marxa. E Esquema d’un sensor de pressió de teixit complet amb una sèrie de fins a 12 cèl·lules de píxels rectangulars amb línies conductives modelat per detectar senyals individuals de cada píxel. f Un mapa 3D del senyal elèctric generat prement un dit a cada píxel. g Un senyal elèctric només es detecta al píxel premsat amb els dits i no es genera cap senyal lateral en altres píxels, confirmant que no hi ha cap tipus de creueria. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
En conclusió, aquest estudi demostra un sensor de pressió de teixit altament sensible i portable que incorpora filaments piezoelèctrics de nanofibra PVDF. Els sensors de pressió fabricats tenen una àmplia gamma de forces d’entrada de 0,02 a 694 Newtons.
Es van utilitzar cinquanta broquetes en una màquina de filar elèctric de prototip i es va produir una estora contínua de nanofibres mitjançant un transportador per lots basat en barres de coure. Sota la compressió intermitent, el teixit fabricat de 2/2 de trama va mostrar una sensibilitat de 83 mV/n, que és aproximadament un 245% superior al teixit de trama 1/1.
Els sensors de pressió proposats a tot, controlen els senyals elèctrics sotmetent-los a moviments fisiològics, incloent-hi retorçat, flexió, estrenyiment, córrer i caminar. A més, aquests calibres de pressió del teixit són comparables als teixits convencionals en termes de durabilitat, conservant aproximadament el 81,3% del seu rendiment original fins i tot després de 5 rentats estàndard. A més, el sensor de teixit fabricat és eficaç en el sistema sanitari generant senyals elèctrics basats en segments continus de la caminada d’una persona.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Sensor de pressió piezoelèctrica del teixit basat en nanofibres de fluorur de polivinilidè electrospuno amb 50 broquets, segons el patró de teixit. Flexible Electronics NPJ. https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6.
Renúncia: Les opinions expressades aquí són les de l’autor en la seva capacitat personal i no necessàriament reflecteixen les opinions d’Azom.com Limited T/A Azonetwork, el propietari i operador d’aquest lloc web. Aquesta renúncia forma part dels termes d’ús d’aquest lloc web.
Bhavna Kaveti és una escriptora de ciències d’Hyderabad, Índia. Ella és MSC i MD de l'Institut Vellore de Tecnologia de l'Índia. en química orgànica i medicinal per la Universitat de Guanajuato, Mèxic. El seu treball de recerca està relacionat amb el desenvolupament i la síntesi de molècules bioactives basades en heterocicles, i té experiència en la síntesi de diversos passos i multi-components. Durant la seva investigació doctoral, va treballar en la síntesi de diverses molècules peptidomimètiques lligades i fusionades basades en heterocicles que es preveu que tinguin el potencial de funcionalitzar encara més l’activitat biològica. Mentre escrivia dissertacions i treballs de recerca, va explorar la seva passió per la redacció i la comunicació científiques.
Cavitat, Buffner. (11 d’agost de 2022). Sensor complet de pressió de teixit dissenyat per a la supervisió de la salut que es pot portar. Azonano. Recuperat el 21 d'octubre de 2022 a https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Cavitat, Buffner. "Un sensor de pressió de tots els teixits dissenyat per a la supervisió de la salut que es pot portar". Azonano.21 d'octubre de 2022.21 d'octubre de 2022.
Cavitat, Buffner. "Un sensor de pressió de tots els teixits dissenyat per a la supervisió de la salut que es pot portar". Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (A partir del 21 d’octubre de 2022).
Cavitat, Buffner. 2022. Sensor de pressió de tota la roba dissenyat per a un control de salut que es pot portar. Azonano, consultat el 21 d'octubre de 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
En aquesta entrevista, Azonano parla amb el professor André Nel sobre un estudi innovador en el qual està involucrat que descriu el desenvolupament d’un nanocarrier de “bombolla de vidre” que pot ajudar els fàrmacs a entrar a cèl·lules canceroses del pàncrees.
En aquesta entrevista, Azonano parla amb King Kong Lee de la UC Berkeley sobre la seva tecnologia guanyadora del premi Nobel, Tweezers òptiques.
En aquesta entrevista, parlem amb Skywater Technology sobre l’estat de la indústria dels semiconductors, com la nanotecnologia ajuda a donar forma a la indústria i a la seva nova col·laboració.
Inoveno PE-550 és la màquina d’electrospinning/polvorització més venuda per a la producció contínua de nanofibra.
Eina de mapatge de Filmetrics R54 Full Full Full per a hòsties de semiconductors i compostos.