Ne përdorim "cookies" për të përmirësuar përvojën tuaj. Duke vazhduar të shfletoni këtë faqe, ju pranoni përdorimin tonë të "cookies". Informacion shtesë.
Sensorët e presionit që vishen mund të ndihmojnë në monitorimin e shëndetit të njeriut dhe në realizimin e ndërveprimit njeri-kompjuter. Po vazhdojnë përpjekjet për të krijuar sensorë presioni me një dizajn universal të pajisjes dhe ndjeshmëri të lartë ndaj stresit mekanik.
Studim: Transduktor presioni piezoelektrik tekstili i varur nga modeli i endjes bazuar në nanofibra fluoride polivinilidene të elektrospunuara me 50 gryka. Kredia e imazhit: African Studio/Shutterstock.com
Një artikull i botuar në revistën npj Flexible Electronics raporton mbi prodhimin e transducerëve piezoelektrik të presionit për pëlhura duke përdorur fije të mbështjella prej polietileni tereftalati (PET) dhe fije të pëlhurës prej poliviniliden fluoridi (PVDF). Performanca e sensorit të presionit të zhvilluar në lidhje me matjen e presionit bazuar në modelin e endjes demonstrohet në një shkallë pëlhure prej afërsisht 2 metrash.
Rezultatet tregojnë se ndjeshmëria e një sensori presioni të optimizuar duke përdorur dizajnin 2/2 canard është 245% më e lartë se ajo e dizajnit 1/1 canard. Përveç kësaj, u përdorën të dhëna të ndryshme për të vlerësuar performancën e pëlhurave të optimizuara, duke përfshirë përkuljen, shtrydhjen, rrudhosjen, përdredhjen dhe lëvizje të ndryshme njerëzore. Në këtë punim, një sensor presioni i bazuar në inde me një grup pikselësh sensorësh shfaq karakteristika të qëndrueshme perceptuese dhe ndjeshmëri të lartë.
Orizi. 1. Përgatitja e fijeve PVDF dhe pëlhurave shumëfunksionale. a Diagrama e një procesi elektro-tjerrjeje me 50 gryka të përdorura për të prodhuar dyshekë të rreshtuar të nanofibrave PVDF, ku shufrat e bakrit vendosen paralelisht në një rrip transportues, dhe hapat janë përgatitja e tre strukturave të thurura nga fijet monofilament me katër shtresa. b Imazhi SEM dhe shpërndarja e diametrit të fibrave PVDF të rreshtuara. c Imazhi SEM i një fijeje me katër shtresa. d Rezistenca në tërheqje dhe tendosja në këputje e një fijeje me katër shtresa si funksion i përdredhjes. e Modeli i difraksionit të rrezeve X të një fijeje me katër shtresa që tregon praninë e fazave alfa dhe beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Zhvillimi i shpejtë i robotëve inteligjentë dhe pajisjeve elektronike të veshshme ka çuar në lindjen e shumë pajisjeve të reja të bazuara në sensorë fleksibël të presionit, dhe zbatimet e tyre në elektronikë, industri dhe mjekësi po zhvillohen me shpejtësi.
Piezoelektriciteti është një ngarkesë elektrike e gjeneruar në një material që i nënshtrohet stresit mekanik. Piezoelektriciteti në materialet asimetrike lejon një marrëdhënie lineare të kthyeshme midis stresit mekanik dhe ngarkesës elektrike. Prandaj, kur një copë materiali piezoelektrik deformohet fizikisht, krijohet një ngarkesë elektrike dhe anasjelltas.
Pajisjet piezoelektrike mund të përdorin një burim mekanik të lirë për të siguruar një burim alternativ energjie për komponentët elektronikë që konsumojnë pak energji. Lloji i materialit dhe struktura e pajisjes janë parametra kyç për prodhimin e pajisjeve me prekje bazuar në çiftëzimin elektromekanik. Përveç materialeve inorganike me tension të lartë, materialet organike mekanikisht fleksibile janë eksploruar edhe në pajisjet e veshshme.
Polimerët e përpunuar në nanofibra me anë të metodave të elektro-tjerrjes përdoren gjerësisht si pajisje piezoelektrike për ruajtjen e energjisë. Nanofibrat polimerike piezoelektrike lehtësojnë krijimin e strukturave të projektimit të bazuara në pëlhurë për aplikime të veshshme duke siguruar gjenerim elektromekanik bazuar në elasticitetin mekanik në një sërë mjedisesh.
Për këtë qëllim, përdoren gjerësisht polimerët piezoelektrikë, duke përfshirë PVDF-në dhe derivatet e tij, të cilët kanë piezoelektricitet të fortë. Këto fibra PVDF tërhiqen dhe tjerren në pëlhura për aplikime piezoelektrike duke përfshirë sensorë dhe gjeneratorë.
Figura 2. Inde me sipërfaqe të madhe dhe vetitë e tyre fizike. Fotografia e një modeli të madh brinjësh të pëlhurës 2/2 deri në 195 cm x 50 cm. b Imazh SEM i një modeli të pëlhurës 2/2 që përbëhet nga një pëlhurë PVDF e ndërthurur me dy baza PET. c Moduli dhe tendosja në këputje në pëlhura të ndryshme me skaje të pëlhurës 1/1, 2/2 dhe 3/3. d është këndi i varjes i matur për pëlhurën. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Në punimin e tanishëm, gjeneratorët e pëlhurave të bazuara në filamentet e nanofibrës PVDF janë ndërtuar duke përdorur një proces elektro-tjerrjeje sekuenciale me 50 avionë, ku përdorimi i 50 grykave lehtëson prodhimin e dyshekëve të nanofibrës duke përdorur një rrip transportues rrotullues. Struktura të ndryshme të thurjes janë krijuar duke përdorur fije PET, duke përfshirë brinjë të pëlhurës 1/1 (të thjeshta), 2/2 dhe 3/3.
Punimet e mëparshme kanë raportuar përdorimin e bakrit për shtrirjen e fibrave në formën e telave të bakrit të shtrirë në fuçitë e mbledhjes së fibrave. Megjithatë, puna aktuale konsiston në shufra paralele bakri të vendosura 1.5 cm larg njëra-tjetrës në një rrip transportues për të ndihmuar në shtrirjen e rrjetave rrotulluese bazuar në ndërveprimet elektrostatike midis fibrave të ngarkuara hyrëse dhe ngarkesave në sipërfaqen e fibrave të bashkangjitura në fibrën e bakrit.
Ndryshe nga sensorët kapacitivë ose piezorezistivë të përshkruar më parë, sensori i presionit të indeve i propozuar në këtë punim i përgjigjet një game të gjerë forcash hyrëse nga 0.02 deri në 694 Njuton. Përveç kësaj, sensori i propozuar i presionit të pëlhurës ruajti 81.3% të sinjalit të tij fillestar hyrës pas pesë larjeve standarde, duke treguar qëndrueshmërinë e sensorit të presionit.
Për më tepër, vlerat e ndjeshmërisë që vlerësojnë rezultatet e tensionit dhe rrymës për thurjen e brinjëve 1/1, 2/2 dhe 3/3 treguan ndjeshmëri të lartë ndaj tensionit prej 83 dhe 36 mV/N ndaj presionit të brinjëve 2/2 dhe 3/3. Sensorët e indit me 3 elementë treguan ndjeshmëri 245% dhe 50% më të lartë për këta sensorë presioni, përkatësisht, krahasuar me sensorin e presionit të indit 1/1 prej 24 mV/N.
Rice. 3. Zbatim i zgjeruar i sensorit të presionit të plotë. a Shembull i një sensori të presionit të shtrojës së këpucës të bërë nga pëlhurë me brinjë 2/2 të indeve të futura nën dy elektroda rrethore për të zbuluar pjesën e përparme të këmbës (pak poshtë gishtërinjve) dhe lëvizjen e thembrës. b Paraqitje skematike e secilës fazë të hapave individualë në procesin e ecjes: ulja e thembrës, toka, kontakti i gishtërinjve dhe ngritja e këmbës. c Sinjale dalëse të tensionit në përgjigje të secilës pjesë të hapit të ecjes për analizën e ecjes dhe d Sinjale elektrike të amplifikuara të shoqëruara me secilën fazë të ecjes. e Skema e një sensori të presionit të indeve të plota me një grup deri në 12 qeliza pikselësh drejtkëndëshe me vija përçuese të modeluara për të zbuluar sinjale individuale nga secili piksel. f Një hartë 3D e sinjalit elektrik të gjeneruar duke shtypur një gisht në secilin piksel. g Një sinjal elektrik zbulohet vetëm në pikselin e shtypur me gisht, dhe asnjë sinjal anësor nuk gjenerohet në pikselët e tjerë, duke konfirmuar se nuk ka komunikim të kryqëzuar. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Si përfundim, ky studim demonstron një sensor presioni indesh shumë të ndjeshëm dhe të veshshëm që përfshin filamente piezoelektrike prej nanofibre PVDF. Sensorët e presionit të prodhuar kanë një gamë të gjerë forcash hyrëse nga 0.02 deri në 694 Njuton.
Pesëdhjetë gryka u përdorën në një prototip makine elektrike tjerrjeje dhe një shtresë e vazhdueshme nanofibrash u prodhua duke përdorur një transportues grumbullimi të bazuar në shufra bakri. Nën kompresim të ndërprerë, pëlhura e prodhuar e skajit të pëlhurës 2/2 tregoi një ndjeshmëri prej 83 mV/N, që është rreth 245% më e lartë se pëlhura e skajit të pëlhurës 1/1.
Sensorët e presionit të propozuar, të endur tërësisht, monitorojnë sinjalet elektrike duke i nënshtruar ato lëvizjeve fiziologjike, duke përfshirë përdredhjen, përkuljen, shtrydhjen, vrapimin dhe ecjen. Përveç kësaj, këta matës presioni të pëlhurës janë të krahasueshëm me pëlhurat konvencionale për sa i përket qëndrueshmërisë, duke ruajtur afërsisht 81.3% të rendimentit të tyre origjinal edhe pas 5 larjeve standarde. Përveç kësaj, sensori i indeve i prodhuar është efektiv në sistemin e kujdesit shëndetësor duke gjeneruar sinjale elektrike bazuar në segmente të vazhdueshme të ecjes së një personi.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, etj. (2022). Sensor presioni piezoelektrik i pëlhurës bazuar në nanofibra fluoride poliviniliden të tjerrura me elektrospun me 50 gryka, varësisht nga modeli i endjes. Elektronikë fleksibile npj. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Mohim përgjegjësie: Pikëpamjet e shprehura këtu janë ato të autorit në cilësinë e tij personale dhe nuk pasqyrojnë domosdoshmërisht pikëpamjet e AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, pronarit dhe operatorit të kësaj faqeje interneti. Ky mohim përgjegjësie është pjesë e kushteve të përdorimit të kësaj faqeje interneti.
Bhavna Kaveti është një shkrimtare shkencore nga Hyderabad, Indi. Ajo ka diplomë Masteri dhe Doktoraturë në kimi organike dhe medicinale nga Instituti Vellore i Teknologjisë, Indi, nga Universiteti i Guanajuato, Meksikë. Puna e saj kërkimore lidhet me zhvillimin dhe sintezën e molekulave bioaktive të bazuara në heterocikle, dhe ajo ka përvojë në sintezën shumë-hapëshe dhe shumë-komponentëshe. Gjatë kërkimit të saj doktoral, ajo punoi në sintezën e molekulave të ndryshme peptidomimetike të lidhura dhe të shkrira me bazë heterocikle, të cilat pritet të kenë potencialin për të funksionalizuar më tej aktivitetin biologjik. Ndërsa shkruante disertacione dhe punime kërkimore, ajo eksploroi pasionin e saj për shkrimin dhe komunikimin shkencor.
Cavity, Buffner. (11 gusht 2022). Sensor presioni i plotë prej pëlhure i projektuar për monitorimin e shëndetit të pajisjeve të veshshme. AZonano. Marrë më 21 tetor 2022 nga https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Zgavër, Buffner. “Një sensor presioni për të gjitha indet i projektuar për monitorimin e shëndetit të veshshëm”. AZonano.21 tetor 2022.21 tetor 2022.
Cavity, Buffner. “Një sensor presioni për të gjitha indet i projektuar për monitorimin e shëndetit të veshshëm”. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544. (Që nga 21 tetori 2022).
Zgavër, Buffner. 2022. Sensor presioni tërësisht prej pëlhure i projektuar për monitorimin e shëndetit të veshshëm. AZoNano, aksesuar më 21 tetor 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Në këtë intervistë, AZoNano bisedon me Profesor André Nel rreth një studimi inovativ në të cilin është i përfshirë, i cili përshkruan zhvillimin e një nanobashtësie “flluskë qelqi” që mund të ndihmojë ilaçet të hyjnë në qelizat kancerogjene të pankreasit.
Në këtë intervistë, AZoNano bisedon me King Kong Lee të UC Berkeley rreth teknologjisë së tij fituese të Çmimit Nobel, piskatoreve optike.
Në këtë intervistë, flasim me SkyWater Technology rreth gjendjes së industrisë së gjysmëpërçuesve, se si nanoteknologjia po ndihmon në formësimin e industrisë dhe partneritetit të tyre të ri.
Inoveno PE-550 është makina më e shitur me elektro-tjerrje/spërkatje për prodhimin e vazhdueshëm të nanofibrave.
Filmetrics R54 Mjet i avancuar i hartëzimit të rezistencës së fletës për pllaka gjysmëpërçuese dhe kompozite.