Utilitzem cookies per millorar la teva experiència.En continuar navegant per aquest lloc, acceptes el nostre ús de cookies.Informació adicional.
Els sensors de pressió portàtils poden ajudar a controlar la salut humana i realitzar la interacció home-ordinador.S'estan realitzant esforços per crear sensors de pressió amb un disseny de dispositiu universal i alta sensibilitat a l'estrès mecànic.
Estudi: Transductor de pressió piezoelèctric tèxtil depenent del patró de teixit basat en nanofibres de fluorur de polivinilidè electrofilat amb 50 broquets.Crèdit d'imatge: African Studio/Shutterstock.com
Un article publicat a la revista npj Flexible Electronics informa sobre la fabricació de transductors de pressió piezoelèctrics per a teixits que utilitzen fils d'ordit de tereftalat de polietilè (PET) i fils de trama de fluorur de polivinilidè (PVDF).El rendiment del sensor de pressió desenvolupat en relació amb la mesura de 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 amb el disseny 2/2 canard és un 245% superior a la del disseny 1/1 canard.A més, es van utilitzar diverses entrades per avaluar el rendiment dels teixits optimitzats, com ara la flexió, la compressió, les arrugues, la torsió i diversos moviments humans.En aquest treball, un sensor de pressió basat en teixits amb una matriu de píxels de sensor presenta característiques perceptives estables i una alta sensibilitat.
Arròs.1. Preparació de fils de PVDF i teixits multifuncionals.a Diagrama d'un procés d'electrofilatura de 50 broquets utilitzat per produir estores alineades de nanofibres de 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 monofilaments de quatre capes.b Imatge SEM i distribució del diàmetre de les fibres de PVDF alineades.c Imatge SEM d'un fil de quatre capes.d Resistència a la tracció i deformació a la ruptura d'un fil de quatre capes en funció de la torsió.e 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 portàtils ha donat lloc a molts nous dispositius basats en sensors de pressió flexibles, i les seves aplicacions en electrònica, indústria i medicina s'estan desenvolupant ràpidament.
La piezoelectricitat és una càrrega elèctrica generada en un material que està sotmès a esforços mecànics.La piezoelectricitat en materials asimètrics permet una relació lineal reversible entre l'estrès mecànic i la càrrega elèctrica.Per tant, quan una peça de material piezoelèctric es deforma físicament, es crea una càrrega elèctrica, i viceversa.
Els dispositius piezoelèctrics poden utilitzar una font mecànica gratuïta per proporcionar una font d'energia alternativa per als components electrònics que consumeixen poca energia.El tipus de material i l'estructura del dispositiu són paràmetres clau per a la producció de dispositius tàctils basats en l'acoblament electromecànic.A més dels materials inorgànics d'alta tensió, també s'han explorat materials orgànics mecànicament flexibles en dispositius portàtils.
Els polímers processats en nanofibres mitjançant mètodes d'electrospinning s'utilitzen àmpliament com a dispositius d'emmagatzematge d'energia piezoelèctrics.Les nanofibres de polímer piezoelèctrics faciliten la creació d'estructures de disseny basades en teixits per a aplicacions portàtils proporcionant una generació electromecànica basada en l'elasticitat mecànica en una varietat d'entorns.
Amb aquesta finalitat, els polímers piezoelèctrics s'utilitzen àmpliament, inclòs el PVDF i els seus derivats, que tenen una forta piezoelectricitat.Aquestes fibres de PVDF s'estiren i filen en teixits per a aplicacions piezoelèctriques, inclosos sensors i generadors.
Figura 2. Teixits de gran superfície i les seves propietats físiques.Fotografia d'un patró gran de costella de 2/2 trama de fins a 195 cm x 50 cm.b Imatge SEM d'un patró de trama 2/2 que consisteix en una trama de PVDF intercalada amb dues bases de PET.c Mòdul i deformació en trencament en diversos teixits amb vores de trama d'1/1, 2/2 i 3/3.d és l'angle de penjada mesurat per a la tela.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
En el present treball, es construeixen generadors de teixits basats en filaments de nanofibra de PVDF mitjançant un procés d'electrospinning seqüencial de 50 raigs, on l'ús de 50 broquets facilita la producció de catifes de nanofibra mitjançant una cinta transportadora giratòria.Es creen diverses estructures de teixit amb fil de PET, incloses les costelles de trama 1/1 (llana), 2/2 i 3/3.
Treballs anteriors han informat de l'ús de coure per a l'alineació de fibres en forma de fils de coure alineats en tambors de recollida de fibra.No obstant això, el treball actual consisteix en barres de coure paral·leles espaciades 1,5 cm entre elles en una cinta transportadora per ajudar a alinear les filades basades en les interaccions electrostàtiques entre les fibres carregades entrants i les 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 article respon a una àmplia gamma de forces d'entrada des de 0,02 fins a 694 Newtons.A més, el sensor de pressió de teixit proposat va retenir 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 avaluaven els resultats de tensió i corrent per a teixits de costelles 1/1, 2/2 i 3/3 van mostrar una sensibilitat d'alta tensió de 83 i 36 mV/N a 2/2 i 3/3 de pressió de costelles.3 sensors de trama van demostrar una sensibilitat un 245% i un 50% més alta per a aquests sensors de pressió, respectivament, en comparació amb el sensor de pressió de trama de 24 mV/N 1/1.
Arròs.3. Aplicació ampliada del sensor de pressió de tela completa.a Exemple d'un sensor de pressió de la plantilla fet de teixit nervat 2/2 de trama inserit sota dos elèctrodes circulars per detectar el moviment de l'avantpeu (just per sota dels dits) i el moviment del taló.b Representació esquemàtica de cada etapa dels passos individuals del procés de caminar: aterratge del taló, aterratge, contacte amb els dits del peu i aixecament de cames.c Senyals de sortida de voltatge en resposta a cada part del pas de la marxa per a l'anàlisi de la marxa i d Senyals elèctrics amplificats associats a cada fase de la marxa.e Esquema d'un sensor de pressió de teixit complet amb una matriu de fins a 12 cèl·lules de píxels rectangulars amb línies conductores dissenyades per detectar senyals individuals de cada píxel.f Un mapa 3D del senyal elèctric generat en prémer un dit sobre cada píxel.g Només es detecta un senyal elèctric al píxel premut amb els dits i no es genera cap senyal lateral en altres píxels, confirmant que no hi ha diafonia.© 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 usable que incorpora filaments piezoelèctrics de nanofibra de PVDF.Els sensors de pressió fabricats tenen una àmplia gamma de forces d'entrada de 0,02 a 694 Newtons.
Es van utilitzar cinquanta broquets en un prototip de màquina de filar elèctrica i es va produir una estora contínua de nanofibres mitjançant un transportador per lots basat en barres de coure.Sota compressió intermitent, el teixit de dobladillo de trama de 2/2 fabricat mostrava una sensibilitat de 83 mV/N, que és aproximadament un 245% més gran que el teixit de vora de trama 1/1.
Els sensors de pressió totalment teixits proposats controlen els senyals elèctrics sotmetent-los a moviments fisiològics, com ara gir, doblegar, estrènyer, córrer i caminar.A més, aquests manòmetres de pressió de teixit són comparables als teixits convencionals pel que fa a la 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 marxa d'una persona.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Sensor de pressió piezoelèctric de teixit basat en nanofibres de fluorur de polivinilidè electrofilat amb 50 broquets, segons el patró de teixit.Electrònica flexible npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Exempció de responsabilitat: les opinions expressades aquí són les de l'autor a títol personal i no reflecteixen necessàriament les opinions d'AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietari i operador d'aquest lloc web.Aquesta exempció de responsabilitat forma part de les condicions d'ús d'aquest lloc web.
Bhavna Kaveti és una escriptora científica d'Hyderabad, Índia.Té un màster i un doctorat al Vellore Institute of Technology, 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 síntesi multietapa i multicomponent.Durant la seva recerca doctoral, va treballar en la síntesi de diverses molècules peptidomimètiques lligades i fusionades basades en heterocicles que s'espera que tinguin el potencial de funcionalitzar encara més l'activitat biològica.Mentre escrivia tesis doctorals i treballs de recerca, va explorar la seva passió per l'escriptura i la comunicació científiques.
Cavitat, Buffner.(11 d'agost de 2022).Sensor de pressió de teixit complet dissenyat per al control 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 tot el teixit dissenyat per al control de la salut portàtil".AZonano.21 d'octubre de 2022.21 d'octubre de 2022.
Cavitat, Buffner."Un sensor de pressió de tot el teixit dissenyat per al control de la salut portàtil".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(A 21 d'octubre de 2022).
Cavitat, Buffner.2022. Sensor de pressió de tela dissenyat per a la vigilància de la salut portàtil.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 nanoportador de "bombolla de vidre" que pot ajudar els fàrmacs a entrar a les cèl·lules canceroses de pàncrees.
En aquesta entrevista, AZoNano parla amb King Kong Lee de la UC Berkeley sobre la seva tecnologia guanyadora del Premi Nobel, les pinces òptiques.
En aquesta entrevista, parlem amb SkyWater Technology sobre l'estat de la indústria dels semiconductors, com la nanotecnologia està ajudant a donar forma a la indústria i la seva nova associació.
Inoveno PE-550 és la màquina d'electrospinning/polverització més venuda per a la producció contínua de nanofibres.
Filmetrics R54 Eina avançada de mapeig de resistència de làmines per a hòsties de semiconductors i compostes.