เราใช้คุกกี้เพื่อปรับปรุงประสบการณ์ของคุณ โดยการเรียกดูเว็บไซต์นี้ต่อไปคุณยอมรับการใช้คุกกี้ของเรา ข้อมูลเพิ่มเติม
เซ็นเซอร์ความดันที่สวมใส่ได้สามารถช่วยตรวจสอบสุขภาพของมนุษย์และตระหนักถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการสร้างเซ็นเซอร์ความดันด้วยการออกแบบอุปกรณ์สากลและความไวสูงต่อความเครียดเชิงกล
การศึกษา: สานรูปแบบการทอผ้าทรานสดิวเซอร์แรงดันไฟฟ้าแบบพอยโซลอิเล็กทริกที่ขึ้นอยู่กับอิเล็กโตปินโพลีไวนิลดีนฟลูออไรด์นาโนฟลูออไรด์ที่มีหัวฉีด 50 ตัว เครดิตรูปภาพ: African Studio/Shutterstock.com
บทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร NPJ Elecible Electronics รายงานเกี่ยวกับการผลิตทรานสดิวเซอร์แรงดัน piezoelectric สำหรับผ้าโดยใช้โพลีเอทิลีน terephthalate (PET) เส้นด้ายวาร์ปและฟลูออไรด์ polyvinylidene ประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ความดันที่พัฒนาขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับการวัดความดันตามรูปแบบการทอนั้นแสดงให้เห็นในระดับผ้าประมาณ 2 เมตร
ผลการวิจัยพบว่าความไวของเซ็นเซอร์ความดันที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยใช้การออกแบบ 2/2 canard สูงกว่าการออกแบบ canard 1/1 245% นอกจากนี้ยังมีการใช้อินพุตต่าง ๆ เพื่อประเมินประสิทธิภาพของผ้าที่ได้รับการปรับปรุงรวมถึงการงอการบีบการเหี่ยวย่นการบิดและการเคลื่อนไหวของมนุษย์ต่างๆ ในงานนี้เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้เนื้อเยื่อที่มีอาร์เรย์พิกเซลเซ็นเซอร์แสดงลักษณะการรับรู้ที่เสถียรและความไวสูง
ข้าว. 1. การเตรียมเธรด PVDF และผ้ามัลติฟังก์ชั่น ไดอะแกรมของกระบวนการอิเลคโตรปินนิง 50 คอกที่ใช้ในการผลิตเสื่อที่จัดเรียงของ Nanofibers PVDF ซึ่งมีการวางแท่งทองแดงไว้ขนานกับสายพานลำเลียงและขั้นตอนคือการเตรียมโครงสร้างถักสามชั้นจากเส้นใย monofilament สี่ชั้น B SEM Image และการกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย PVDF ที่จัดตำแหน่ง C SEM Image ของเส้นด้ายสี่ชั้น D ความต้านทานแรงดึงและความเครียดเมื่อแตกเส้นด้ายสี่ชั้นเป็นฟังก์ชั่นของการบิด รูปแบบการเลี้ยวเบนของเอ็กซ์เรย์ของเส้นด้ายสี่ชั้นที่แสดงการปรากฏตัวของเฟสอัลฟ่าและเบต้า © Kim, DB, Han, J. , Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของหุ่นยนต์อัจฉริยะและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ทำให้อุปกรณ์ใหม่จำนวนมากขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ความดันที่ยืดหยุ่นและการใช้งานในอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและยากำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว
Piezoelectricity เป็นประจุไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนวัสดุที่อยู่ภายใต้ความเครียดเชิงกล Piezoelectricity ในวัสดุอสมมาตรช่วยให้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นย้อนกลับระหว่างความเครียดเชิงกลและประจุไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อชิ้นส่วนของวัสดุ piezoelectric มีรูปร่างผิดปกติทางร่างกายประจุไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นและในทางกลับกัน
อุปกรณ์ Piezoelectric สามารถใช้แหล่งกลไกเชิงกลฟรีเพื่อให้แหล่งพลังงานทางเลือกสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานน้อย ประเภทของวัสดุและโครงสร้างของอุปกรณ์เป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการผลิตอุปกรณ์สัมผัสตามคัปปลิ้งไฟฟ้า นอกจากวัสดุอนินทรีย์แรงดันสูงแล้ววัสดุอินทรีย์ที่มีความยืดหยุ่นทางกลไกยังได้รับการสำรวจในอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้
พอลิเมอร์ที่ประมวลผลเป็นนาโนฟอกเบอร์โดยวิธีการทางอิเล็กโตรสปินนิ่งนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบบ piezoelectric Piezoelectric Polymer Nanofibers อำนวยความสะดวกในการสร้างโครงสร้างการออกแบบที่ใช้ผ้าสำหรับการใช้งานที่สวมใส่ได้โดยการสร้างระบบไฟฟ้าด้วยความยืดหยุ่นทางกลในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
เพื่อจุดประสงค์นี้โพลีเมอร์ piezoelectric ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายรวมถึง PVDF และอนุพันธ์ซึ่งมี piezoelectricity ที่แข็งแกร่ง เส้นใย PVDF เหล่านี้ถูกดึงและหมุนเข้าไปในเนื้อผ้าสำหรับแอปพลิเคชัน piezoelectric รวมถึงเซ็นเซอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
รูปที่ 2. เนื้อเยื่อพื้นที่ขนาดใหญ่และคุณสมบัติทางกายภาพ รูปถ่ายของรูปแบบซี่โครง weft 2/2 ขนาดใหญ่ถึง 195 ซม. x 50 ซม. B SEM Image ของรูปแบบผ้า 2/2 ประกอบด้วยหนึ่ง pvdf weft interleaved กับสองฐานสัตว์เลี้ยง C โมดูลัสและสายพันธุ์ที่แตกต่างกันในผ้าต่าง ๆ ที่มีขอบผ้า 1/1, 2/2 และ 3/3 D คือมุมแขวนที่วัดได้สำหรับผ้า © Kim, DB, Han, J. , Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
ในงานปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้เส้นใย Nanofiber PVDF ถูกสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการอิเล็กโตรสปินนิง 50 เจ็ทตามลำดับซึ่งการใช้หัวฉีด 50 ตัวช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตเสื่อนาโนไฟเบอร์โดยใช้สายพานลำเลียงสายพานหมุน โครงสร้างการทอต่าง ๆ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เส้นด้าย PET รวมถึง 1/1 (ธรรมดา), 2/2 และ 3/3 ซี่โครง weft
งานก่อนหน้านี้ได้รายงานการใช้ทองแดงสำหรับการจัดแนวเส้นใยในรูปแบบของสายทองแดงที่จัดแนวบนกลองคอลเลกชันไฟเบอร์ อย่างไรก็ตามงานปัจจุบันประกอบด้วยแท่งทองแดงแบบขนานเว้นระยะห่างออกไป 1.5 ซม. บนสายพานลำเลียงเพื่อช่วยจัดแนวสปินเนอร์ตามปฏิสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าสถิตระหว่างเส้นใยที่มีประจุที่เข้ามาและประจุบนพื้นผิวของเส้นใยที่ติดกับเส้นใยทองแดง
ซึ่งแตกต่างจากเซ็นเซอร์ capacitive หรือ piezoresistive ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้เซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อที่เสนอในบทความนี้จะตอบสนองต่อแรงอินพุตที่หลากหลายจาก 0.02 ถึง 694 Newtons นอกจากนี้เซ็นเซอร์ความดันผ้าที่เสนอยังคงอยู่ 81.3% ของอินพุตดั้งเดิมหลังจากการล้างมาตรฐานห้าครั้งซึ่งบ่งบอกถึงความทนทานของเซ็นเซอร์ความดัน
นอกจากนี้ค่าความไวที่ประเมินแรงดันไฟฟ้าและผลลัพธ์ปัจจุบันสำหรับ 1/1, 2/2 และ 3/3 การถักซี่โครงแสดงความไวแรงดันสูงสูง 83 และ 36 mV/n ถึง 2/2 และ 3/3 ความดันซี่โครง 3 เซ็นเซอร์ WEFT แสดงให้เห็นถึงความไวที่สูงขึ้น 245% และ 50% สำหรับเซ็นเซอร์ความดันเหล่านี้ตามลำดับเมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์แรงดันผ้า 24 MV/N 24 MV/N 1/1
ข้าว. 3. การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ความดันเต็มผ้าเต็มรูปแบบ ตัวอย่างของเซ็นเซอร์ความดันพื้นรองเท้าที่ทำจากผ้าเช็ดมือ 2/2 ผ้าที่ใส่ไว้ภายใต้ขั้วไฟฟ้าวงกลมสองตัวเพื่อตรวจจับเท้า (ด้านล่างนิ้วเท้า) และการเคลื่อนไหวของส้นเท้า B Schematic การเป็นตัวแทนของแต่ละขั้นตอนของแต่ละขั้นตอนในกระบวนการเดิน: การลงจอดส้นเท้า, สายดิน, การสัมผัสนิ้วเท้าและการยกขา สัญญาณเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าในการตอบสนองต่อแต่ละส่วนของขั้นตอนการเดินสำหรับการวิเคราะห์การเดินและสัญญาณไฟฟ้าขยาย D ที่เกี่ยวข้องกับแต่ละเฟสของการเดิน แผนผังของเซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อเต็มรูปแบบที่มีอาร์เรย์ของเซลล์พิกเซลสี่เหลี่ยมสูงสุด 12 เซลล์ที่มีเส้นนำไฟฟ้าที่มีลวดลายเพื่อตรวจจับสัญญาณแต่ละตัวจากแต่ละพิกเซล f แผนที่ 3 มิติของสัญญาณไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการกดนิ้วในแต่ละพิกเซล G สัญญาณไฟฟ้าถูกตรวจพบเฉพาะในพิกเซลกดนิ้วและไม่มีสัญญาณด้านข้างถูกสร้างขึ้นในพิกเซลอื่น ๆ ยืนยันว่าไม่มี crosstalk © Kim, DB, Han, J. , Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
โดยสรุปการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงเซ็นเซอร์ความดันเนื้อเยื่อที่มีความไวสูงและสวมใส่ได้ซึ่งรวมเอาเส้นใย piezoelectric PVDF nanofiber เซ็นเซอร์ความดันที่ผลิตขึ้นมีแรงอินพุตที่หลากหลายตั้งแต่ 0.02 ถึง 694 นิวตัน
มีการใช้หัวฉีดห้าสิบตัวกับเครื่องปั่นไฟฟ้าต้นแบบหนึ่งเครื่องและมีการผลิตแผ่นนาโนต่อเนื่องโดยใช้สายพานลำเลียงแบบแบทช์ตามแท่งทองแดง ภายใต้การบีบอัดเป็นระยะ ๆ ผ้าที่ผลิตขึ้น 2/2 weft มีความไว 83 mV/n ซึ่งสูงกว่าผ้าเฮ็มผ้า 1/1 ผ้าประมาณ 245%
เซ็นเซอร์ความดันทอทั้งหมดที่เสนอตรวจสอบสัญญาณไฟฟ้าโดยการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยารวมถึงการบิด, ดัด, บีบ, วิ่งและเดิน นอกจากนี้มาตรวัดความดันผ้าเหล่านี้เปรียบได้กับผ้าทั่วไปในแง่ของความทนทานรักษาประมาณ 81.3% ของผลผลิตดั้งเดิมแม้หลังจากการล้างมาตรฐาน 5 ครั้ง นอกจากนี้เซ็นเซอร์เนื้อเยื่อที่ผลิตมีประสิทธิภาพในระบบการดูแลสุขภาพโดยการสร้างสัญญาณไฟฟ้าตามส่วนต่อเนื่องของการเดินของบุคคล
Kim, DB, Han, J. , Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022) เซ็นเซอร์ความดัน piezoelectric ของผ้าขึ้นอยู่กับ electrospun polyvinylidene fluoride nanofibers ที่มี 50 หัวฉีดขึ้นอยู่กับรูปแบบการสาน อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น NPJ https://www.nature.com/articles/S41528-022-00203-6
คำเตือน: มุมมองที่แสดงที่นี่เป็นของผู้เขียนในความสามารถส่วนตัวของเขาและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของ Azom.com จำกัด t/a azonetwork เจ้าของและผู้ดำเนินการของเว็บไซต์นี้ ข้อจำกัดความรับผิดชอบนี้เป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดการใช้งานเว็บไซต์นี้
Bhavna Kaveti เป็นนักเขียนวิทยาศาสตร์จากไฮเดอราบัดประเทศอินเดีย เธอถือ MSC และ MD จากสถาบันเทคโนโลยี Vellore ประเทศอินเดีย ในวิชาเคมีอินทรีย์และยาจากมหาวิทยาลัย Guanajuato ประเทศเม็กซิโก งานวิจัยของเธอเกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการสังเคราะห์โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพบนพื้นฐานของเฮเทอโรไซเคิลและเธอมีประสบการณ์ในการสังเคราะห์หลายขั้นตอนและหลายองค์ประกอบ ในระหว่างการวิจัยระดับปริญญาเอกของเธอเธอทำงานเกี่ยวกับการสังเคราะห์โมเลกุลของ heterocycle ที่มีพื้นฐานและโมเลกุล peptidomimetic ที่คาดว่าจะมีศักยภาพในการทำงานต่อกิจกรรมทางชีวภาพต่อไป ในขณะที่เขียนวิทยานิพนธ์และงานวิจัยเธอสำรวจความหลงใหลในการเขียนทางวิทยาศาสตร์และการสื่อสาร
โพรง, บัฟเนอร์ (11 สิงหาคม 2565) เซ็นเซอร์ความดันผ้าเต็มรูปแบบที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสอบสุขภาพที่สวมใส่ได้ Azonano สืบค้น 21 ตุลาคม 2565 จาก https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544
โพรง, บัฟเนอร์ “ เซ็นเซอร์ความดันทุกเนื้อเยื่อที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้” Azonano21 ตุลาคม 256521 ตุลาคม 2565
โพรง, บัฟเนอร์ “ เซ็นเซอร์ความดันทุกเนื้อเยื่อที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้” Azonano https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544 (ณ วันที่ 21 ตุลาคม 2565)
โพรง, บัฟเนอร์ 2022. เซ็นเซอร์ความดันทั้งหมดที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสอบสุขภาพที่สวมใส่ได้ Azonano, เข้าถึง 21 ตุลาคม 2565, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544
ในการสัมภาษณ์ครั้งนี้ Azonano พูดคุยกับศาสตราจารย์André Nel เกี่ยวกับการศึกษานวัตกรรมที่เขามีส่วนร่วมในการอธิบายถึงการพัฒนาของ "ฟองแก้ว" nanocarrier ที่สามารถช่วยยาเสพติดเข้าสู่เซลล์มะเร็งตับอ่อน
ในการสัมภาษณ์ครั้งนี้ Azonano พูดคุยกับ King Kong Lee ของ UC Berkeley เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ได้รับรางวัลโนเบลของเขา
ในการสัมภาษณ์ครั้งนี้เราได้พูดคุยกับเทคโนโลยี Skywater เกี่ยวกับสถานะของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์วิธีการนาโนเทคโนโลยีช่วยในการกำหนดอุตสาหกรรมและความร่วมมือใหม่ของพวกเขา
INOVENO PE-550 เป็นเครื่องจักรที่ขายดีที่สุดสำหรับการผลิต electrospinning/spraying สำหรับการผลิต nanofiber อย่างต่อเนื่อง
Filmetrics R54 เครื่องมือการทำแผนที่ความต้านทานแผ่นขั้นสูงสำหรับเซมิคอนดักเตอร์และเวเฟอร์คอมโพสิต