Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menelusuri situs ini, Anda menyetujui penggunaan cookie kami. Informasi tambahan.
Sensor tekanan yang dapat dikenakan dapat membantu memantau kesehatan manusia dan mewujudkan interaksi komputer manusia. Upaya sedang berlangsung untuk membuat sensor tekanan dengan desain perangkat universal dan sensitivitas tinggi terhadap stres mekanis.
Studi: Transduser tekanan piezoelektrik yang bergantung pada pola berdasarkan nanofibers electrospun polyvinyliden fluoride dengan 50 nozel. Kredit Gambar: Afrika Studio/Shutterstock.com
Sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal NPJ Flexible Electronics melaporkan tentang pembuatan transduser tekanan piezoelektrik untuk kain menggunakan benang warp polyethylene terephthalate (PET) dan benang Polyvinyliden fluoride (PVDF). Kinerja sensor tekanan yang dikembangkan dalam kaitannya dengan pengukuran tekanan berdasarkan pola menenun ditunjukkan pada skala kain sekitar 2 meter.
Hasilnya menunjukkan bahwa sensitivitas sensor tekanan yang dioptimalkan menggunakan desain canard 2/2 adalah 245% lebih tinggi dari pada desain canard 1/1. Selain itu, berbagai input digunakan untuk mengevaluasi kinerja kain yang dioptimalkan, termasuk fleksi, pemerasan, kerutan, memutar, dan berbagai gerakan manusia. Dalam karya ini, sensor tekanan berbasis jaringan dengan array piksel sensor menunjukkan karakteristik perseptual yang stabil dan sensitivitas tinggi.
Beras. 1. Persiapan utas PVDF dan kain multifungsi. Diagram proses electrospinning 50-nozzle yang digunakan untuk menghasilkan tikar nanofibers PVDF yang selaras, di mana batang tembaga ditempatkan secara paralel pada sabuk konveyor, dan langkah-langkahnya adalah untuk menyiapkan tiga struktur yang dikepang dari filamen monofilamen empat lapis. B SEM gambar dan distribusi diameter serat PVDF yang selaras. citra c sem dari benang empat lapis. D Kekuatan tarik dan ketegangan saat pecah benang empat lapis sebagai fungsi twist. Pola difraksi x-ray dari benang empat lapis yang menunjukkan keberadaan fase alfa dan beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Perkembangan cepat robot cerdas dan perangkat elektronik yang dapat dikenakan telah memunculkan banyak perangkat baru berdasarkan sensor tekanan yang fleksibel, dan aplikasi mereka dalam elektronik, industri, dan kedokteran berkembang pesat.
Piezoelektrik adalah muatan listrik yang dihasilkan pada bahan yang mengalami tekanan mekanis. Piezoelektrik dalam bahan asimetris memungkinkan untuk hubungan linier reversibel antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Oleh karena itu, ketika sepotong bahan piezoelektrik secara fisik dideformasi, muatan listrik dibuat, dan sebaliknya.
Perangkat piezoelektrik dapat menggunakan sumber mekanik gratis untuk menyediakan sumber daya alternatif untuk komponen elektronik yang mengkonsumsi sedikit daya. Jenis bahan dan struktur perangkat adalah parameter utama untuk produksi perangkat sentuh berdasarkan kopling elektromekanis. Selain bahan anorganik tegangan tinggi, bahan organik yang fleksibel secara mekanis juga telah dieksplorasi di perangkat yang dapat dipakai.
Polimer yang diproses menjadi nanofibers dengan metode electrospinning banyak digunakan sebagai perangkat penyimpanan energi piezoelektrik. Nanofibers polimer piezoelektrik memfasilitasi penciptaan struktur desain berbasis kain untuk aplikasi yang dapat dipakai dengan menyediakan pembangkitan elektromekanis berdasarkan elastisitas mekanik di berbagai lingkungan.
Untuk tujuan ini, polimer piezoelektrik banyak digunakan, termasuk PVDF dan turunannya, yang memiliki piezoelektrik yang kuat. Serat PVDF ini ditarik dan diputar menjadi kain untuk aplikasi piezoelektrik termasuk sensor dan generator.
Gambar 2. Jaringan area besar dan sifat fisiknya. Foto pola tulang rusuk pakan 2/2 besar hingga 195 cm x 50 cm. B SEM Gambar dari pola pakan 2/2 yang terdiri dari satu pvdf pebs yang diselingi dengan dua pangkalan hewan peliharaan. C modulus dan regangan saat istirahat di berbagai kain dengan 1/1, 2/2 dan 3/3 tepi pakan. D adalah sudut gantung yang diukur untuk kain. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Dalam karya ini, generator kain yang didasarkan pada filamen nanofiber PVDF dibangun menggunakan proses electrospinning 50-JET berurutan, di mana penggunaan 50 nozel memfasilitasi produksi tikar nanofiber menggunakan sabuk pengiring sabuk berputar. Berbagai struktur menenun dibuat menggunakan benang PET, termasuk 1/1 (polos), 2/2 dan 3/3 iga pakan.
Pekerjaan sebelumnya telah melaporkan penggunaan tembaga untuk penyelarasan serat dalam bentuk kabel tembaga yang selaras pada drum pengumpulan serat. Namun, pekerjaan saat ini terdiri dari batang tembaga paralel yang berjarak 1,5 cm pada sabuk konveyor untuk membantu menyelaraskan spinneret berdasarkan interaksi elektrostatik antara serat dan muatan yang masuk yang masuk pada permukaan serat yang melekat pada serat tembaga.
Tidak seperti sensor kapasitif atau piezoresistif yang dijelaskan sebelumnya, sensor tekanan jaringan yang diusulkan dalam makalah ini merespons berbagai gaya input dari 0,02 hingga 694 newton. Selain itu, sensor tekanan kain yang diusulkan mempertahankan 81,3% dari input aslinya setelah lima pencucian standar, menunjukkan daya tahan sensor tekanan.
Selain itu, nilai sensitivitas yang mengevaluasi tegangan dan hasil saat ini untuk 1/1, 2/2, dan 3/3 rajutan iga menunjukkan sensitivitas tegangan tinggi 83 dan 36 mV/N hingga 2/2 dan 3/3 tekanan tulang rusuk. 3 Sensor pakan menunjukkan sensitivitas 245% dan 50% lebih tinggi untuk sensor tekanan ini, masing -masing, dibandingkan dengan sensor tekanan pakan 24 mV/n 1/1.
Beras. 3. Perluasan aplikasi sensor tekanan berpakaian penuh. Contoh sensor tekanan insole yang terbuat dari 2/2 kain berusuk yang dimasukkan di bawah dua elektroda melingkar untuk mendeteksi kaki depan (tepat di bawah jari kaki) dan gerakan tumit. B Representasi skematis dari setiap tahap langkah individu dalam proses berjalan: pendaratan tumit, landasan, kontak kaki dan pengangkatan kaki. S sinyal output tegangan C sebagai respons terhadap setiap bagian dari langkah gaya berjalan untuk analisis gaya berjalan dan D yang diamplifikasi sinyal listrik yang terkait dengan setiap fase gaya berjalan. E Skema sensor tekanan jaringan penuh dengan array hingga 12 sel piksel persegi panjang dengan garis konduktif yang berpola untuk mendeteksi sinyal individu dari masing -masing piksel. f Peta 3D dari sinyal listrik yang dihasilkan dengan menekan jari pada setiap piksel. G Sinyal listrik hanya terdeteksi pada piksel yang ditekan jari, dan tidak ada sinyal samping yang dihasilkan di piksel lain, mengkonfirmasi bahwa tidak ada crosstalk. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Sebagai kesimpulan, penelitian ini menunjukkan sensor tekanan jaringan yang sangat sensitif dan dapat dipakai menggabungkan filamen piezoelektrik nanofiber PVDF. Sensor tekanan yang diproduksi memiliki berbagai gaya input dari 0,02 hingga 694 newton.
Lima puluh nozel digunakan pada satu mesin pemintalan listrik prototipe, dan tikar nanofibers kontinu diproduksi menggunakan konveyor batch berdasarkan batang tembaga. Di bawah kompresi intermiten, kain hem pakan 2/2 yang diproduksi menunjukkan sensitivitas 83 mV/N, yang sekitar 245% lebih tinggi dari kain hem pakan 1/1.
Sensor tekanan semua tenunan yang diusulkan memantau sinyal listrik dengan menundukkannya pada gerakan fisiologis, termasuk memutar, membungkuk, memeras, berlari dan berjalan. Selain itu, alat pengukur tekanan kain ini sebanding dengan kain konvensional dalam hal daya tahan, mempertahankan sekitar 81,3% dari hasil aslinya bahkan setelah 5 pencucian standar. Selain itu, sensor jaringan yang diproduksi efektif dalam sistem perawatan kesehatan dengan menghasilkan sinyal listrik berdasarkan segmen terus menerus dari berjalan seseorang.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, dkk. (2022). Sensor tekanan piezoelektrik kain berdasarkan nanofibers electrospun polivinilidena fluoride dengan 50 nozel, tergantung pada pola tenunan. NPJ elektronik fleksibel. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Penafian: Pandangan yang diungkapkan di sini adalah dari penulis dalam kapasitas pribadinya dan tidak perlu mencerminkan pandangan Azom.com Limited T/A Azonetwork, pemilik dan operator situs web ini. Penafian ini adalah bagian dari ketentuan penggunaan situs web ini.
Bhavna Kaveti adalah penulis sains dari Hyderabad, India. Dia memegang MSC dan MD dari Vellore Institute of Technology, India. dalam kimia organik dan obat dari University of Guanajuato, Meksiko. Pekerjaan penelitiannya terkait dengan pengembangan dan sintesis molekul bioaktif berdasarkan heterocycles, dan dia memiliki pengalaman dalam sintesis multi-langkah dan multi-komponen. Selama penelitian doktoralnya, ia bekerja pada sintesis berbagai molekul peptidomimetik terikat dan menyatu yang diharapkan memiliki potensi untuk lebih memfungsikan aktivitas biologis. Saat menulis disertasi dan makalah penelitian, ia mengeksplorasi hasratnya untuk menulis dan komunikasi ilmiah.
Rongga, Buffner. (11 Agustus 2022). Sensor tekanan kain penuh yang dirancang untuk pemantauan kesehatan yang dapat dipakai. Azonano. Diperoleh 21 Oktober 2022 dari https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Rongga, Buffner. "Sensor tekanan semua jaringan yang dirancang untuk pemantauan kesehatan yang dapat dipakai". Azonano.21 Oktober 2022.21 Oktober 2022.
Rongga, Buffner. "Sensor tekanan semua jaringan yang dirancang untuk pemantauan kesehatan yang dapat dipakai". Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Pada 21 Oktober 2022).
Rongga, Buffner. 2022. Sensor tekanan semua-kain dirancang untuk pemantauan kesehatan yang dapat dipakai. Azonano, diakses 21 Oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Dalam wawancara ini, Azonano berbicara kepada Profesor André Nel tentang studi inovatif yang ia lakukan yang menggambarkan perkembangan nanocarrier "gelembung kaca" yang dapat membantu obat memasuki sel kanker pankreas.
Dalam wawancara ini, Azonano berbicara dengan King Kong Lee dari UC Berkeley tentang teknologi pemenang Hadiah Nobelnya, Pinset Optical.
Dalam wawancara ini, kami berbicara dengan teknologi Skywater tentang keadaan industri semikonduktor, bagaimana nanoteknologi membantu membentuk industri, dan kemitraan baru mereka.
Inoveno PE-550 adalah mesin electrospinning/penyemprotan terlaris untuk produksi nanofiber kontinu.
Filmetrics R54 Advanced Sheet Resistance Mapping Tool untuk semikonduktor dan wafer komposit.