אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את החוויה שלך.על ידי המשך הגלישה באתר זה, אתה מסכים לשימוש שלנו בעוגיות.מידע נוסף.
חיישני לחץ לבישים יכולים לעזור לנטר את בריאות האדם ולממש אינטראקציה בין אדם למחשב.נמשכים מאמצים ליצור חיישני לחץ עם עיצוב מכשיר אוניברסלי ורגישות גבוהה ללחץ מכני.
מחקר: מתמר לחץ פיזואלקטרי טקסטיל תלוי דפוס אריגה המבוסס על ננו-סיבים של פוליווינילידן פלואוריד עם 50 חרירים.קרדיט תמונה: African Studio/Shutterstock.com
מאמר שפורסם בכתב העת npj Flexible Electronics מדווח על ייצור של מתמרי לחץ פיזואלקטריים עבור בדים באמצעות חוטי עיוות פוליאתילן טרפתלט (PET) וחוטי ערב של פוליווינילידן פלואוריד (PVDF).הביצועים של חיישן הלחץ שפותח ביחס למדידת לחץ על בסיס תבנית האריגה מודגמים בסולם בד של כ-2 מטר.
התוצאות מראות שהרגישות של חיישן לחץ המותאם באמצעות עיצוב 2/2 קנרד גבוהה ב-245% מזו של עיצוב 1/1 קנרד.בנוסף, נעשה שימוש בכניסות שונות כדי להעריך את הביצועים של הבדים המותאמים, כולל כיפוף, סחיטה, קמטים, פיתול ותנועות אנושיות שונות.בעבודה זו, חיישן לחץ מבוסס רקמות עם מערך פיקסלים של חיישנים מציג מאפיינים תפיסתיים יציבים ורגישות גבוהה.
אורז.1. הכנת חוטי PVDF ובדים רב תכליתיים.תרשים של תהליך ספינינג חשמלי של 50 חרירים המשמש לייצור מחצלות מיושרות של ננו-סיבי PVDF, כאשר מוטות נחושת ממוקמים במקביל על מסוע, והשלבים הם הכנת שלושה מבנים קלועים מחוטים מונופילמנטים ארבע שכבות.b תמונת SEM ופיזור קוטר של סיבי PVDF מיושרים.c תמונת SEM של חוט בעל ארבעה רבדים.ד חוזק מתיחה ומתיחה בשבירה של חוט בעל ארבעה שכבות כפונקציה של פיתול.דפוס עקיפה בקרני רנטגן של חוט בעל ארבעה רבדים המראה את נוכחותם של שלבי אלפא ובטא.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
הפיתוח המהיר של רובוטים חכמים ומכשירים אלקטרוניים לבישים הוליד מכשירים חדשים רבים המבוססים על חיישני לחץ גמישים, והיישומים שלהם באלקטרוניקה, בתעשייה וברפואה מתפתחים במהירות.
פיזואלקטריות היא מטען חשמלי הנוצר על חומר הנתון ללחץ מכני.פיזואלקטריות בחומרים אסימטריים מאפשרת קשר הפיך ליניארי בין מתח מכני למטען חשמלי.לכן, כאשר חתיכת חומר פיזואלקטרי מעוותת פיזית, נוצר מטען חשמלי, ולהיפך.
התקנים פיזואלקטריים יכולים להשתמש במקור מכני חופשי כדי לספק מקור כוח חלופי לרכיבים אלקטרוניים שצורכים מעט חשמל.סוג החומר והמבנה של המכשיר הם פרמטרים מרכזיים לייצור מכשירי מגע המבוססים על צימוד אלקטרומכני.בנוסף לחומרים אנאורגניים במתח גבוה, חומרים אורגניים גמישים מבחינה מכנית נחקרו גם במכשירים לבישים.
פולימרים המעובדים לננו-סיבים בשיטות ספינינג אלקטרו נמצאים בשימוש נרחב כמכשירי אחסון אנרגיה פיזואלקטריים.ננו-סיבים פולימריים פיזואלקטריים מקלים על יצירת מבני עיצוב מבוססי בד עבור יישומים לבישים על ידי מתן ייצור אלקטרומכני המבוסס על גמישות מכנית במגוון סביבות.
לשם כך, נעשה שימוש נרחב בפולימרים פיזואלקטריים, כולל PVDF ונגזרותיו, בעלי פיזואלקטריות חזקה.סיבי PVDF אלה נמשכים ומסתובבים לבדים עבור יישומים פיזואלקטריים כולל חיישנים וגנרטורים.
איור 2. רקמות שטח גדול ותכונותיהן הפיזיקליות.צילום דוגמת צלעות ערב גדולה של 2/2 עד 195 ס"מ על 50 ס"מ.b תמונת SEM של תבנית ערב ב-2/2 המורכבת מערב PVDF אחד המשולב בשני בסיסי PET.ג מודולוס ומתיחה בשבירה בבדים שונים עם 1/1, 2/2 ו-3/3 קצוות ערב.d היא זווית התלייה הנמדדת עבור הבד.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
בעבודה הנוכחית, מחוללי בד המבוססים על חוטי ננו-סיבי PVDF נבנים באמצעות תהליך ספינינג רציף של 50 סילון, כאשר השימוש ב-50 חרירים מקל על ייצור מחצלות ננו-סיביות באמצעות מסוע רצועה מסתובבת.מבני אריגה שונים נוצרים באמצעות חוט PET, כולל 1/1 (רגיל), 2/2 ו-3/3 צלעות ערב.
עבודות קודמות דיווחו על שימוש בנחושת ליישור סיבים בצורה של חוטי נחושת מיושרים על תופי איסוף סיבים.עם זאת, העבודה הנוכחית מורכבת ממוטות נחושת מקבילים במרווחים של 1.5 ס"מ זה מזה על גבי מסוע כדי לעזור ליישר את הספינרים המבוססים על אינטראקציות אלקטרוסטטיות בין סיבים טעונים נכנסים ומטענים על פני הסיבים המחוברים לסיבי הנחושת.
בניגוד לחיישנים קיבוליים או פייזוריסטיים שתוארו קודם לכן, חיישן לחץ הרקמה המוצע במאמר זה מגיב למגוון רחב של כוחות קלט בין 0.02 ל-694 ניוטון.בנוסף, חיישן לחץ הבד המוצע שמר על 81.3% מהקלט המקורי שלו לאחר חמש כביסות סטנדרטיות, דבר המעיד על העמידות של חיישן הלחץ.
בנוסף, ערכי רגישות שמעריכים את תוצאות המתח והזרם עבור 1/1, 2/2 ו-3/3 סריג צלעות הראו רגישות למתח גבוה של 83 ו-36 mV/N ללחץ צלעות של 2/2 ו-3/3.3 חיישני ערב הפגינו רגישות גבוהה ב-245% ו-50% עבור חיישני לחץ אלו, בהתאמה, בהשוואה לחיישן לחץ ערב 24 mV/N 1/1.
אורז.3. יישום מורחב של חיישן לחץ בד מלא.דוגמה לחיישן לחץ מדרסים העשוי מ-2/2 בד מצולע ערב המוכנס מתחת לשתי אלקטרודות עגולות כדי לזהות את קדמת כף הרגל (ממש מתחת לאצבעות הרגליים) ואת תנועת העקב.ב ייצוג סכמטי של כל שלב של השלבים האישיים בתהליך ההליכה: נחיתת עקב, הארקה, מגע בהונות והרמת רגליים.ג אותות פלט מתח בתגובה לכל חלק של שלב ההליכה לניתוח הליכה וד אותות חשמליים מוגברים הקשורים לכל שלב של ההליכה.e סכימה של חיישן לחץ רקמה מלאה עם מערך של עד 12 תאי פיקסלים מלבניים עם קווים מוליכים בדוגמת זיהוי אותות בודדים מכל פיקסל.f מפה תלת מימדית של האות החשמלי שנוצר על ידי לחיצת אצבע על כל פיקסל.ז אות חשמלי מזוהה רק בפיקסל שנלחץ על האצבע, ולא נוצר אות צד בפיקסלים אחרים, המאשר שאין דיבור.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al.(2022)
לסיכום, מחקר זה מדגים חיישן לחץ רקמה רגיש מאוד ולביש המשלב חוטים פיזואלקטריים ננו-סיביים מסוג PVDF.חיישני לחץ מיוצרים כוללים מגוון רחב של כוחות קלט בין 0.02 ל-694 ניוטון.
50 חרירים שימשו במכונת ספינינג חשמלית אחת, ומחצלת רציפה של ננו-סיביים הופקה באמצעות מסוע אצווה המבוסס על מוטות נחושת.תחת דחיסה לסירוגין, הבד המיוצר ב-2/2 מכפלת ערב הראה רגישות של 83 mV/N, שהיא גבוהה בכ-245% מבד מכפלת ה-1/1.
חיישני הלחץ הארוגים המוצעים מנטרים אותות חשמליים על ידי הכפפתם לתנועות פיזיולוגיות, כולל פיתול, כיפוף, סחיטה, ריצה והליכה.בנוסף, מדי לחץ בד אלו מתאימים לבדים רגילים מבחינת עמידות, ושומרים על כ-81.3% מהתפוקה המקורית שלהם גם לאחר 5 כביסות סטנדרטיות.בנוסף, חיישן הרקמה המיוצר יעיל במערכת הבריאות על ידי הפקת אותות חשמליים המבוססים על מקטעים מתמשכים של הליכה של אדם.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).חיישן לחץ פיזואלקטרי מבד המבוסס על ננו-סיבי פוליווינילידן פלואוריד עם 50 חרירים, בהתאם לתבנית האריגה.אלקטרוניקה גמישה npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
כתב ויתור: הדעות המובעות כאן הן של המחבר בתפקידו האישי ואינן משקפות בהכרח את דעותיה של AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, הבעלים והמפעיל של אתר זה.כתב ויתור זה הוא חלק מתנאי השימוש באתר זה.
בהוונה קאווטי היא סופרת מדעית מהיידרבאד, הודו.היא בעלת MSc ו-MD מהמכון הטכנולוגי של Vellore, הודו.בכימיה אורגנית ותרופתית מאוניברסיטת גואנחואטו, מקסיקו.עבודת המחקר שלה קשורה בפיתוח וסינתזה של מולקולות ביו-אקטיביות המבוססות על הטרוציקלים, ויש לה ניסיון בסינתזה רב-שלבית ורב-רכיבית.במהלך מחקר הדוקטורט שלה, היא עבדה על סינתזה של מולקולות פפטידו-מימטיות שונות המבוססות על הטרו-מחזורים, אשר צפויות להיות בעלות פוטנציאל לתפקוד נוסף של פעילות ביולוגית.תוך כדי כתיבת עבודת גמר ועבודות מחקר, היא חקרה את התשוקה שלה לכתיבה ותקשורת מדעית.
קאוויטי, באנר.(11 באוגוסט 2022).חיישן לחץ בד מלא המיועד לניטור בריאות לביש.אזוננו.אוחזר ב-21 באוקטובר 2022 מ-https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
קאוויטי, באנר."חיישן לחץ של כל רקמות המיועד לניטור בריאות לביש".אזוננו.21 באוקטובר 2022.21 באוקטובר 2022.
קאוויטי, באנר."חיישן לחץ של כל רקמות המיועד לניטור בריאות לביש".אזוננו.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(נכון ל-21 באוקטובר 2022).
קאוויטי, באנר.2022. חיישן לחץ מבד המיועד לניטור בריאות לביש.AZoNano, נגישה ב-21 באוקטובר 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
בראיון זה, AZoNano מדבר עם פרופסור אנדרה נל על מחקר חדשני שהוא מעורב בו, המתאר את הפיתוח של ננו-נשא "בועת זכוכית" שיכול לעזור לתרופות להיכנס לתאי סרטן הלבלב.
בראיון זה, AZoNano מדבר עם קינג קונג לי מאוניברסיטת ברקלי על הטכנולוגיה זוכת פרס נובל שלו, פינצטה אופטית.
בראיון זה, אנו מדברים עם SkyWater Technology על מצב תעשיית המוליכים למחצה, כיצד הננוטכנולוגיה עוזרת לעצב את התעשייה, והשותפות החדשה שלהם.
Inoveno PE-550 היא מכונת ספינינג/ריסוס אלקטרו הנמכרת ביותר לייצור ננו-סיבים מתמשך.
Filmetrics R54 כלי מיפוי התנגדות גיליונות מתקדם עבור פרוסות מוליכים למחצה ומרוכבים.