เราใช้คุกกี้เพื่อปรับปรุงประสบการณ์ของคุณการเรียกดูไซต์นี้ต่อไปแสดงว่าคุณยอมรับการใช้คุกกี้ของเราข้อมูลเพิ่มเติม.
เซ็นเซอร์วัดแรงกดที่สวมใส่ได้สามารถช่วยตรวจสอบสุขภาพของมนุษย์และตระหนักถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการสร้างเซ็นเซอร์ความดันด้วยการออกแบบอุปกรณ์สากลและความไวสูงต่อความเครียดเชิงกล
การศึกษา: ทรานสดิวเซอร์แรงดันเพียโซอิเล็กทริกสิ่งทอที่ขึ้นกับรูปแบบการทอโดยใช้เส้นใยนาโนชนิดอิเล็กโทรสปันโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์พร้อมหัวฉีด 50 หัวเครดิตรูปภาพ: African Studio/Shutterstock.com
บทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร npj Flexible Electronics รายงานเกี่ยวกับการประดิษฐ์ตัวแปลงสัญญาณแรงดันเพียโซอิเล็กทริกสำหรับผ้าโดยใช้เส้นด้ายยืนแบบโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) และเส้นด้ายพุ่งแบบโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF)ประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์วัดแรงกดที่พัฒนาขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับการวัดแรงกดตามรูปแบบการทอนั้นแสดงให้เห็นบนผ้าขนาดประมาณ 2 เมตร
ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าความไวของเซนเซอร์วัดความดันที่ปรับให้เหมาะสมโดยใช้การออกแบบคานาร์ด 2/2 นั้นสูงกว่าการออกแบบคานาร์ด 1/1 ถึง 245%นอกจากนี้ ข้อมูลต่างๆ ที่ใช้ในการประเมินประสิทธิภาพของเนื้อผ้าที่เหมาะสม ได้แก่ การงอ การบีบ การย่น การบิด และการเคลื่อนไหวต่างๆ ของมนุษย์ในงานนี้ เซ็นเซอร์วัดแรงกดบนเนื้อเยื่อที่มีอาร์เรย์พิกเซลของเซ็นเซอร์แสดงลักษณะการรับรู้ที่เสถียรและมีความไวสูง
ข้าว.1. การเตรียมเส้นด้าย PVDF และผ้าอเนกประสงค์ไดอะแกรมของกระบวนการปั่นด้ายด้วยไฟฟ้า 50 หัวฉีดที่ใช้ในการผลิตเส้นใยนาโน PVDF แบบเรียงแถว ซึ่งแท่งทองแดงจะถูกวางขนานกันบนสายพานลำเลียง และขั้นตอนคือการเตรียมโครงสร้างถักสามเส้นจากเส้นใยโมโนฟิลาเมนต์สี่ชั้นb ภาพ SEM และการกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย PVDF ที่จัดเรียงภาพ SEM ของเส้นด้ายสี่ชั้นd ความต้านแรงดึงและความตึงที่จุดขาดของเส้นด้ายสี่ชั้นเป็นฟังก์ชันของการบิดe รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของเส้นด้ายสี่ชั้นซึ่งแสดงการมีอยู่ของเฟสอัลฟ่าและเบต้า© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2565)
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของหุ่นยนต์อัจฉริยะและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ทำให้เกิดอุปกรณ์ใหม่มากมายที่ใช้เซ็นเซอร์ความดันแบบยืดหยุ่น และการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรม และการแพทย์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว
Piezoelectricity เป็นประจุไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนวัสดุที่อยู่ภายใต้ความเค้นเชิงกลPiezoelectricity ในวัสดุอสมมาตรช่วยให้ความสัมพันธ์เชิงเส้นย้อนกลับได้ระหว่างความเค้นเชิงกลและประจุไฟฟ้าดังนั้น เมื่อชิ้นส่วนของวัสดุเพียโซอิเล็กทริกมีรูปร่างผิดปกติ ประจุไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น และในทางกลับกัน
อุปกรณ์เพียโซอิเล็กทริกสามารถใช้แหล่งพลังงานเชิงกลฟรีเพื่อจัดหาแหล่งพลังงานสำรองสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยประเภทของวัสดุและโครงสร้างของอุปกรณ์เป็นตัวแปรสำคัญสำหรับการผลิตอุปกรณ์สัมผัสตามข้อต่อแบบเครื่องกลไฟฟ้านอกจากวัสดุอนินทรีย์ไฟฟ้าแรงสูงแล้ว ยังมีการสำรวจวัสดุอินทรีย์ที่มีความยืดหยุ่นทางกลไกในอุปกรณ์สวมใส่อีกด้วย
พอลิเมอร์ที่แปรรูปเป็นเส้นใยนาโนด้วยวิธีอิเล็กโตรสปินนิงนั้นถูกใช้อย่างกว้างขวางในฐานะอุปกรณ์เก็บพลังงานเพียโซอิเล็กทริกเส้นใยนาโนโพลิเมอร์เพียโซอิเล็กทริกช่วยอำนวยความสะดวกในการสร้างโครงสร้างการออกแบบตามเนื้อผ้าสำหรับการใช้งานที่สวมใส่ได้ โดยการสร้างระบบเครื่องกลไฟฟ้าตามความยืดหยุ่นเชิงกลในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
เพื่อจุดประสงค์นี้ โพลิเมอร์เพียโซอิเล็กทริกจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย รวมถึง PVDF และอนุพันธ์ซึ่งมีเพียโซอิเล็กทริกที่แข็งแกร่งเส้นใย PVDF เหล่านี้ถูกดึงและปั่นเป็นเนื้อผ้าสำหรับการใช้งานแบบเพียโซอิเล็กทริก รวมถึงเซ็นเซอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
รูปที่ 2 เนื้อเยื่อบริเวณกว้างและคุณสมบัติทางกายภาพภาพถ่ายลายขวางขนาดใหญ่ 2/2 ของผ้า ขนาดไม่เกิน 195 ซม. x 50 ซม.b ภาพ SEM ของรูปแบบด้ายพุ่ง 2/2 ซึ่งประกอบด้วยด้ายพุ่ง PVDF หนึ่งผืนที่สอดแทรกด้วยฐาน PET สองฐานc โมดูลัสและความเครียดเมื่อขาดในผ้าต่างๆ ที่มีขอบพุ่ง 1/1, 2/2 และ 3/3d คือมุมแขวนที่วัดได้สำหรับผ้า© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2565)
ในงานปัจจุบัน เครื่องกำเนิดผ้าที่ใช้เส้นใยนาโน PVDF ถูกสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการปั่นด้วยไฟฟ้า 50 เจ็ทแบบต่อเนื่อง ซึ่งการใช้หัวฉีด 50 หัวช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตเสื่อนาโนไฟเบอร์โดยใช้สายพานลำเลียงแบบหมุนโครงสร้างการทอแบบต่างๆ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เส้นด้าย PET รวมถึง 1/1 (ธรรมดา), 2/2 และ 3/3 ซี่พุ่ง
งานก่อนหน้านี้ได้รายงานการใช้ทองแดงสำหรับการจัดตำแหน่งไฟเบอร์ในรูปแบบของสายทองแดงที่จัดตำแหน่งบนดรัมรวบรวมไฟเบอร์อย่างไรก็ตาม งานปัจจุบันประกอบด้วยแท่งทองแดงคู่ขนานที่เว้นระยะห่างกัน 1.5 ซม. บนสายพานเพื่อช่วยจัดตำแหน่งสปินเนอร์ตามปฏิสัมพันธ์ของไฟฟ้าสถิตระหว่างเส้นใยที่มีประจุเข้ามาและประจุบนพื้นผิวของเส้นใยที่ติดอยู่กับเส้นใยทองแดง
เซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อที่นำเสนอในเอกสารนี้แตกต่างจากเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟหรือแบบพายโซรีซิสทีฟที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งตอบสนองต่อแรงอินพุตที่หลากหลายตั้งแต่ 0.02 ถึง 694 นิวตันนอกจากนี้ เซ็นเซอร์วัดแรงกดผ้าที่นำเสนอยังคงรักษา 81.3% ของอินพุตเดิมหลังจากการซักมาตรฐาน 5 ครั้ง ซึ่งบ่งชี้ถึงความทนทานของเซ็นเซอร์แรงกด
นอกจากนี้ ค่าความไวที่ประเมินผลลัพธ์ของแรงดันและกระแสสำหรับการถักซี่โครง 1/1, 2/2 และ 3/3 แสดงความไวของแรงดันไฟฟ้าสูงที่ 83 และ 36 mV/N ถึง 2/2 และ 3/3 ของแรงกดซี่โครงเซนเซอร์ด้ายพุ่ง 3 ตัวแสดงความไวที่สูงขึ้น 245% และ 50% สำหรับเซนเซอร์ความดันเหล่านี้ ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับเซนเซอร์ความดันด้ายพุ่ง 24 mV/N 1/1
ข้าว.3. ขยายการใช้งานเซ็นเซอร์ความดันผ้าเต็มผืนตัวอย่างของเซ็นเซอร์วัดแรงกดที่พื้นรองเท้าทำจากผ้าลายขวาง 2/2 เส้นที่สอดไว้ใต้ขั้วไฟฟ้าวงกลม 2 อันเพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวของเท้าส่วนหน้า (ใต้ปลายเท้า) และส้นเท้าข การแสดงแผนผังของแต่ละขั้นตอนของขั้นตอนแต่ละขั้นตอนในกระบวนการเดิน: การลงส้นเท้า การลงกราวด์ การแตะปลายเท้า และการยกขาc สัญญาณเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าที่ตอบสนองต่อแต่ละส่วนของขั้นตอนการเดินสำหรับการวิเคราะห์การเดินและ d สัญญาณไฟฟ้าแบบขยายที่เกี่ยวข้องกับแต่ละขั้นตอนของการเดินe แผนผังของเซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อเต็มรูปแบบที่มีอาร์เรย์ของเซลล์พิกเซลรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามากถึง 12 เซลล์พร้อมเส้นนำไฟฟ้าที่มีลวดลายเพื่อตรวจจับสัญญาณแต่ละรายการจากแต่ละพิกเซลf แผนที่ 3 มิติของสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากการกดนิ้วบนแต่ละพิกเซลg ตรวจพบสัญญาณไฟฟ้าในพิกเซลที่ใช้นิ้วกดเท่านั้น และไม่มีการสร้างสัญญาณด้านข้างในพิกเซลอื่นๆ เพื่อยืนยันว่าไม่มีสัญญาณรบกวน© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2565)
โดยสรุป การศึกษานี้แสดงให้เห็นเซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อที่มีความไวสูงและสวมใส่ได้ ซึ่งรวมเอาเส้นใยเพียโซอิเล็กทริก PVDF นาโนไฟเบอร์เซ็นเซอร์ความดันที่ผลิตขึ้นมีแรงป้อนที่หลากหลายตั้งแต่ 0.02 ถึง 694 นิวตัน
เครื่องปั่นด้ายไฟฟ้าต้นแบบหนึ่งเครื่องใช้หัวฉีดห้าสิบหัวฉีด และแผ่นใยนาโนแบบต่อเนื่องถูกผลิตขึ้นโดยใช้สายพานลำเลียงแบบแบทช์ที่ใช้แท่งทองแดงภายใต้การบีบอัดเป็นระยะ ผ้ากุ๊นพุ่ง 2/2 ที่ผลิตขึ้นมีความไว 83 mV/N ซึ่งสูงกว่าผ้ากุ๊นพุ่ง 1/1 ประมาณ 245%
เซ็นเซอร์วัดแรงกดแบบทอทั้งหมดที่นำเสนอจะตรวจสอบสัญญาณไฟฟ้าโดยควบคุมการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยา รวมถึงการบิด การงอ การบีบ การวิ่ง และการเดินนอกจากนี้ เกจวัดแรงกดผ้าเหล่านี้ยังเทียบได้กับเนื้อผ้าทั่วไปในด้านความทนทาน โดยคงไว้ประมาณ 81.3% ของผลผลิตดั้งเดิมแม้ผ่านการซัก 5 ครั้งตามมาตรฐานนอกจากนี้ เซ็นเซอร์เนื้อเยื่อที่ผลิตขึ้นยังมีประสิทธิภาพในระบบการดูแลสุขภาพด้วยการสร้างสัญญาณไฟฟ้าตามส่วนที่ต่อเนื่องกันของการเดินของบุคคล
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR และอื่นๆ(2565).เซ็นเซอร์ความดันเพียโซอิเล็กทริกแบบผ้าที่ใช้เส้นใยนาโนโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์แบบอิเล็กโทรสปันที่มีหัวฉีด 50 หัว ขึ้นอยู่กับรูปแบบการทอเอ็นพีจี อิเล็กทรอนิคส์แบบยืดหยุ่นhttps://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: มุมมองที่แสดงในที่นี้เป็นความคิดเห็นของผู้เขียนในฐานะส่วนตัวของเขา และไม่จำเป็นต้องสะท้อนถึงมุมมองของ AZoM.com Limited T/A AZoNetwork ซึ่งเป็นเจ้าของและผู้ดำเนินการเว็บไซต์นี้ข้อความปฏิเสธความรับผิดชอบนี้เป็นส่วนหนึ่งของเงื่อนไขการใช้งานเว็บไซต์นี้
Bhavna Kaveti เป็นนักเขียนวิทยาศาสตร์จากไฮเดอราบัด ประเทศอินเดียเธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทและเอกจาก Vellore Institute of Technology ประเทศอินเดียสาขาเคมีอินทรีย์และยาจากมหาวิทยาลัยกวานาคัวโต ประเทศเม็กซิโกงานวิจัยของเธอเกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการสังเคราะห์โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากเฮเทอโรไซเคิล และเธอมีประสบการณ์ในการสังเคราะห์แบบหลายขั้นตอนและหลายองค์ประกอบในระหว่างการวิจัยระดับปริญญาเอกของเธอ เธอได้ทำงานเกี่ยวกับการสังเคราะห์โมเลกุลเพปทิโดมิเมติกที่มีพันธะและฟิวชันที่มีเฮเทอโรไซเคิลซึ่งคาดว่าจะมีศักยภาพในการดำเนินกิจกรรมทางชีวภาพเพิ่มเติมในขณะที่เขียนวิทยานิพนธ์และเอกสารการวิจัย เธอได้สำรวจความหลงใหลในการเขียนและการสื่อสารทางวิทยาศาสตร์ของเธอ
คาวิตี้, บัฟเนอร์.(11 สิงหาคม 2565)เซ็นเซอร์วัดแรงกดผ้าแบบเต็มตัวออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้อาโซนาโน่.สืบค้นเมื่อ 21 ตุลาคม 2022 จาก https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544
คาวิตี้, บัฟเนอร์.“เซ็นเซอร์วัดความดันทุกเนื้อเยื่อที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้”อาโซนาโน่.21 ตุลาคม 2565 .21 ตุลาคม 2565 .
คาวิตี้, บัฟเนอร์.“เซ็นเซอร์วัดความดันทุกเนื้อเยื่อที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้”อาโซนาโน่.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544(ข้อมูล ณ วันที่ 21 ตุลาคม 2565)
คาวิตี้, บัฟเนอร์.พ.ศ. 2565 เซ็นเซอร์ความดันผ้าทั้งหมดออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้AZoNano, เข้าถึงเมื่อ 21 ตุลาคม 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544
ในการสัมภาษณ์นี้ AZoNano พูดคุยกับศาสตราจารย์ André Nel เกี่ยวกับการศึกษาเชิงนวัตกรรมที่เขามีส่วนร่วม ซึ่งอธิบายถึงการพัฒนาตัวพานาโน "ฟองแก้ว" ที่สามารถช่วยให้ยาเข้าสู่เซลล์มะเร็งตับอ่อนได้
ในบทสัมภาษณ์นี้ AZoNano พูดคุยกับ King Kong Lee แห่ง UC Berkeley เกี่ยวกับเทคโนโลยีแหนบออปติคัลที่ได้รับรางวัลโนเบลของเขา
ในบทสัมภาษณ์นี้ เราจะพูดคุยกับ SkyWater Technology เกี่ยวกับสถานะของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ นาโนเทคโนโลยีช่วยกำหนดรูปแบบอุตสาหกรรมอย่างไร และความร่วมมือครั้งใหม่ของพวกเขา
Inoveno PE-550 เป็นเครื่องปั่น/ฉีดพ่นด้วยไฟฟ้าที่ขายดีที่สุดสำหรับการผลิตเส้นใยนาโนอย่างต่อเนื่อง
Filmometrics R54 เครื่องมือทำแผนที่ความต้านทานแผ่นขั้นสูงสำหรับเซมิคอนดักเตอร์และเวเฟอร์คอมโพสิต