ჩვენ ვიყენებთ ქუქი -ფაილებს თქვენი გამოცდილების გასაუმჯობესებლად. ამ საიტის დათვალიერების გაგრძელებით, თქვენ ეთანხმებით ჩვენს ნამცხვრების გამოყენებას. დამატებითი ინფორმაცია.
აცვიათ წნევის სენსორები ხელს შეუწყობენ ადამიანის ჯანმრთელობის მონიტორინგს და გააცნობიერონ ადამიანის-კომპიუტერული ურთიერთქმედება. ძალისხმევა მიმდინარეობს, რომ შექმნან წნევის სენსორები უნივერსალური მოწყობილობის დიზაინით და მექანიკური სტრესის მიმართ მაღალი მგრძნობელობით.
შესწავლა: Weave ნიმუში დამოკიდებული ტექსტილის პიეზოელექტრული წნევის გადამყვანი ელექტროგადამცემი პოლივინილიდენის ფტორული ნანოფიბერების საფუძველზე, 50 საქშენებით. სურათის კრედიტი: აფრიკული სტუდია/Shutterstock.com
სტატია, რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალში NPJ მოქნილი ელექტრონიკის შესახებ, იუწყება პიეზოელექტრული წნევის გადამცემების ფაბრიკების გაყალბების ფაბრიკაციის შესახებ, პოლიეთილენის ტერეფტალატის (PET) Warp ძაფებისა და პოლივინილიდენის ფლუორიდის (PVDF) WEFT ძაფების გამოყენებით. განვითარებული წნევის სენსორის მოქმედება წნევის გაზომვასთან დაკავშირებით, ქსოვილის ნიმუშზე დაყრდნობით, ნაჩვენებია ტანსაცმლის მასშტაბით დაახლოებით 2 მეტრით.
შედეგები აჩვენებს, რომ წნევის სენსორის მგრძნობელობა ოპტიმიზირებულია 2/2 კანარდის დიზაინის გამოყენებით 245% -ით მეტი, ვიდრე 1/1 კანარდის დიზაინი. გარდა ამისა, სხვადასხვა საშუალებები იქნა გამოყენებული ოპტიმიზებული ქსოვილების შესრულების შესაფასებლად, მათ შორის მოქცევის, შესხურების, ნაოჭების, ბუჩქების და ადამიანის სხვადასხვა მოძრაობების შესაფასებლად. ამ ნაშრომში, ქსოვილზე დაფუძნებული წნევის სენსორი, რომელსაც აქვს სენსორის პიქსელის მასივი, ავლენს სტაბილურ აღქმის მახასიათებლებს და მაღალ მგრძნობელობას.
ბრინჯი. 1. PVDF ძაფებისა და მრავალფუნქციური ქსოვილების მომზადება. 50-საუცხოო ელექტროოსპინირების პროცესის დიაგრამა, რომელიც გამოიყენება PVDF ნანოფილების გასწორებული საგნების შესაქმნელად, სადაც სპილენძის წნელები განთავსებულია კონვეიერის სარტყელზე პარალელურად, ხოლო ნაბიჯები არის ოთხი ფენის მონოფილამური ფილაიდან სამი ლენტირებული სტრუქტურის მომზადება. B SEM სურათი და დიამეტრის განაწილება შესაბამისობაში PVDF ბოჭკოების. C SEM სურათი ოთხფეხა ძაფით. D დაძაბულობის ძალა და დაძაბვა ოთხფეხა ძაფის შესვენებაზე, როგორც ბედის ფუნქცია. E რენტგენოლოგიური დიფრაქციის ნიმუში ოთხფეხა ძაფით, რომელიც გვიჩვენებს ალფა და ბეტა ფაზების არსებობას. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
ინტელექტუალური რობოტების და აცვიათ ელექტრონული მოწყობილობების სწრაფმა განვითარებამ მრავალი ახალი მოწყობილობა გამოიწვია მოქნილი წნევის სენსორების საფუძველზე, ხოლო მათი პროგრამები ელექტრონიკაში, ინდუსტრიასა და მედიცინაში სწრაფად ვითარდება.
Piezoelectricity არის ელექტრული მუხტი, რომელიც წარმოიქმნება მასალაზე, რომელსაც ექვემდებარება მექანიკური სტრესი. ასიმეტრიულ მასალებში პიეზოელექტრიკა საშუალებას იძლევა ხაზოვანი შექცევადი ურთიერთობა მოახდინოს მექანიკურ სტრესსა და ელექტრულ მუხტს შორის. ამიტომ, როდესაც პიეზოელექტრული მასალის ნაჭერი ფიზიკურად დეფორმირებულია, იქმნება ელექტრული მუხტი და პირიქით.
Piezoelectric მოწყობილობებს შეუძლიათ გამოიყენონ უფასო მექანიკური წყარო, რათა უზრუნველყონ ელექტრონული კომპონენტებისთვის ელექტროენერგიის ალტერნატიული წყარო, რომლებიც მოიხმარენ მცირე ენერგიას. მოწყობილობის მასალის ტიპი და სტრუქტურა წარმოადგენს საკვანძო პარამეტრებს სენსორული მოწყობილობების წარმოებისთვის, ელექტრომექანიკური შეერთების საფუძველზე. გარდა მაღალი ძაბვის არაორგანული მასალებისა, ასევე გამოიკვლია მექანიკურად მოქნილი ორგანული მასალები აცვიათ მოწყობილობებში.
ნანოფიბერებში დამუშავებული პოლიმერები ელექტროოსპინირების მეთოდებით ფართოდ გამოიყენება როგორც პიეზოელექტრული ენერგიის შესანახი მოწყობილობები. Piezoelectric Polymer Nanofibers ხელს უწყობს ქსოვილის დაფუძნებული დიზაინის სტრუქტურების შექმნას აცვიათ აპლიკაციებისთვის, სხვადასხვა გარემოში მექანიკური ელასტიურობის საფუძველზე დაფუძნებული ელექტრომექანიკური თაობის მიწოდებით.
ამ მიზნით, ფართოდ გამოიყენება პიეზოელექტრული პოლიმერები, მათ შორის PVDF და მისი წარმოებულები, რომლებსაც აქვთ ძლიერი პიეზოელექტრიკა. ეს PVDF ბოჭკოები შედგენილია და იჭრება ქსოვილებში პიეზოელექტრული პროგრამებისთვის, სენსორებისა და გენერატორების ჩათვლით.
სურათი 2. დიდი ფართობის ქსოვილები და მათი ფიზიკური თვისებები. დიდი 2/2 weft ნეკნის ნიმუშის ფოტო 195 სმ x 50 სმ. B SEM სურათი 2/2 weft ნიმუშისგან, რომელიც შედგება ერთი pvdf weft, რომელიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ორი შინაური ცხოველის ბაზით. C მოდული და დაძაბვა სხვადასხვა ქსოვილებში შესვენების დროს 1/1, 2/2 და 3/3 weft კიდეებით. D არის ჩამოკიდებული კუთხე, რომელიც იზომება ქსოვილისთვის. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
წინამდებარე ნაშრომში, PVDF– ის ნანოფიბერის ძაფების საფუძველზე დაფუძნებული ქსოვილის გენერატორები აშენებულია თანმიმდევრული 50-JET ელექტროოსპინირების პროცესის გამოყენებით, სადაც 50 საქშენის გამოყენება ხელს უწყობს ნანოფიბერის საგნების წარმოებას მბრუნავი ქამრის კონვეიერის ქამრის გამოყენებით. სხვადასხვა ქსოვილის სტრუქტურები იქმნება PET ძაფის გამოყენებით, მათ შორის 1/1 (უბრალო), 2/2 და 3/3 weft ნეკნები.
წინა ნამუშევრებმა განაცხადა, რომ სპილენძის გამოყენება ბოჭკოვანი გასწორებისთვის, ბოჭკოვანი შეგროვების დრამებზე გასწორებული სპილენძის მავთულის სახით. ამასთან, მიმდინარე ნამუშევარი შედგება პარალელური სპილენძის ღეროებისგან, რომლებიც განლაგებულია კონვეიერის სარტყელში 1.5 სმ -ით დაშორებით, რათა დაეხმაროს სპინერეტების გასწორებას შემომავალი დამუხტული ბოჭკოების ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების საფუძველზე და სპილენძის ბოჭკოსთან მიმაგრებული ბოჭკოების ზედაპირზე.
ადრე აღწერილი capacitive ან piezoresistive სენსორებისგან განსხვავებით, ამ ნაშრომში შემოთავაზებული ქსოვილის წნევის სენსორი პასუხობს შეყვანის ძალების ფართო სპექტრს 0.02 - დან 694 Newtons– მდე. გარდა ამისა, შემოთავაზებული ქსოვილის წნევის სენსორმა შეინარჩუნა მისი ორიგინალური შეყვანის 81.3% ხუთი სტანდარტული სარეცხი შემდეგ, რაც მიუთითებს წნევის სენსორის გამძლეობაზე.
გარდა ამისა, მგრძნობელობის მნიშვნელობებმა შეაფასოს ძაბვა და მიმდინარე შედეგები 1/1, 2/2 და 3/3 ნეკნის ქსოვისთვის, აჩვენა მაღალი ძაბვის მგრძნობელობა 83 და 36 მვ/ნ - დან 2/2 და 3/3 ნეკნის წნევამდე. 3 WEFT სენსორმა აჩვენა 245% და 50% უფრო მაღალი მგრძნობელობა ამ წნევის სენსორების მიმართ, შესაბამისად, 24 მვ/ნ WEFT წნევის სენსორთან შედარებით 1/1.
ბრინჯი. 3. სრული ქსოვილის წნევის სენსორის გაფართოებული გამოყენება. 2/2 weft ribbed ქსოვილისგან დამზადებული insole წნევის სენსორის მაგალითი, რომელიც ჩასმულია ორი წრიული ელექტროდის ქვეშ, რათა მოხდეს წინაგულების (თითების ქვემოთ) და ქუსლის მოძრაობა. B ინდივიდუალური ნაბიჯების თითოეული ეტაპის სქემატური წარმოდგენა ფეხით მოსიარულე პროცესში: ქუსლის სადესანტო, დასაბუთება, ტოტის კონტაქტი და ფეხის ლიფტი. C ძაბვის გამომავალი სიგნალები სიარული ნაბიჯის თითოეული ნაწილის საპასუხოდ, სიარული ანალიზისა და D გაძლიერებული ელექტრული სიგნალებისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია სიარული თითოეულ ფაზასთან. E ქსოვილის წნევის სრული სენსორის სქემა 12 - მდე მართკუთხა პიქსელის უჯრედებით, გამტარ ხაზებით, რომლებიც შედგენილია თითოეული პიქსელისგან ინდივიდუალური სიგნალების გამოსავლენად. F 3D რუქა, რომელიც წარმოიქმნება თითოეულ პიქსელზე თითის დაჭერით. G ელექტრო სიგნალი მხოლოდ თითის დაჭერით პიქსელშია გამოვლენილი და სხვა პიქსელებში არ არის წარმოქმნილი გვერდითი სიგნალი, რაც დაადასტურა, რომ არ არსებობს ჯვარედინი. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
დასკვნის სახით, ეს გამოკვლევა აჩვენებს უაღრესად მგრძნობიარე და აცვიათ ქსოვილის წნევის სენსორს, რომელიც მოიცავს PVDF ნანოფიბერ პიეზოელექტრულ ძაფებს. წარმოებული წნევის სენსორებს აქვთ შეყვანის ძალების ფართო სპექტრი 0.02 - დან 694 - მდე Newtons– მდე.
ორმოცდაათი საქშენები იქნა გამოყენებული ერთ პროტოტიპის ელექტრო დაწნული აპარატზე, ხოლო ნანოფილების უწყვეტი მატერი წარმოებული იქნა სურათების კონვეიერის გამოყენებით, რომელიც დაფუძნებულია სპილენძის წნელებზე. წყვეტილი შეკუმშვის პირობებში, წარმოებული 2/2 სველი წერტილის ქსოვილმა აჩვენა მგრძნობელობა 83 მვ/ნ, რაც დაახლოებით 245% -ით მეტია, ვიდრე 1/1 სველი ჰემის ქსოვილი.
შემოთავაზებული ყველა ნაქსოვი წნევის სენსორები აკონტროლებენ ელექტრო სიგნალებს, მათ ფიზიოლოგიურ მოძრაობებს ექვემდებარება, მათ შორის გადახრა, მოსახვევში, შესუსტებას, გაშვებას და სიარულს. გარდა ამისა, ამ ქსოვილის წნევის გაზომვები შედარებულია ჩვეულებრივი ქსოვილებით, გამძლეობის თვალსაზრისით, ინარჩუნებს ორიგინალური მოსავლიანობის დაახლოებით 81.3% -ს 5 სტანდარტული სარეცხი შემდეგ. გარდა ამისა, წარმოებული ქსოვილის სენსორი ეფექტურია ჯანდაცვის სისტემაში, ელექტრული სიგნალების წარმოქმნით პირის სიარულის უწყვეტი სეგმენტების საფუძველზე.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). ქსოვილის პიეზოელექტრული წნევის სენსორი, რომელიც დაფუძნებულია ელექტროოსპუნის პოლივინილიდენის ფტორზე, ნანოფილერებზე, 50 საქშენით, ეს დამოკიდებულია ქსოვილის ნიმუშზე. მოქნილი ელექტრონიკა NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
უარი პასუხისმგებლობაზე: აქ გამოთქმული მოსაზრებები არის მისი პირადი შესაძლებლობების ავტორის მოსაზრებები და არ ასახავს Azom.com Limited T/A Azonetwork- ის შეხედულებებს, ამ ვებსაიტის მფლობელს და ოპერატორს. ეს პასუხისმგებლობა ამ ვებსაიტის გამოყენების პირობების ნაწილია.
Bhavna Kaveti არის სამეცნიერო მწერალი Hyderabad, ინდოეთი. იგი ფლობს MSC და MD- ს ველორის ტექნოლოგიის ინსტიტუტიდან, ინდოეთი. ორგანულ და სამკურნალო ქიმიაში მექსიკის გუანჯუატოს უნივერსიტეტიდან. მისი კვლევითი სამუშაოები დაკავშირებულია ბიოაქტიური მოლეკულების განვითარებასა და სინთეზთან, რომელიც დაფუძნებულია ჰეტეროციკლებზე და მას აქვს გამოცდილება მრავალსაფეხურიანი და მრავალ კომპონენტიანი სინთეზში. სადოქტორო კვლევის დროს იგი მუშაობდა სხვადასხვა ჰეტეროციკლზე დაფუძნებული შეკრული და შერწყმული პეპტიდომიმეტური მოლეკულების სინთეზზე, რომელსაც მოსალოდნელია ბიოლოგიური მოქმედების შემდგომი ფუნქციონირების პოტენციალი. დისერტაციებისა და კვლევითი ნაშრომების წერისას, მან გამოიკვლია მისი ვნება სამეცნიერო მწერლობისა და კომუნიკაციის მიმართ.
ღრუს, ბუფნერი. (2022 წლის 11 აგვისტო). სრული ქსოვილის წნევის სენსორი, რომელიც განკუთვნილია ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის. აზონანო. წაკითხვის თარიღი: 2022 წლის 21 ოქტომბერს https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
ღრუს, ბუფნერი. ”ქსოვილების წნევის სენსორი, რომელიც განკუთვნილია ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის”. აზონანო.2022 წლის 21 ოქტომბერი.2022 წლის 21 ოქტომბერი.
ღრუს, ბუფნერი. ”ქსოვილების წნევის სენსორი, რომელიც განკუთვნილია ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის”. აზონანო. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (2022 წლის 21 ოქტომბრის მდგომარეობით).
ღრუს, ბუფნერი. 2022. ყველა ტანსაცმლის წნევის სენსორი, რომელიც განკუთვნილია ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის. Azonano, შესვლა 2022 წლის 21 ოქტომბერს, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
ამ ინტერვიუში, აზონანო ესაუბრება პროფესორ ანდრე ნელს ინოვაციური კვლევის შესახებ, რომელშიც იგი მონაწილეობს, რომელიც აღწერს "მინის ბუშტის" ნანოკარერის განვითარებას, რომელიც ხელს შეუწყობს ნარკოტიკებს პანკრეასის კიბოს უჯრედებში შესასვლელად.
ამ ინტერვიუში აზონანო ესაუბრება UC Berkeley- ს მეფე კონგ ლეს მისი ნობელის პრემიის გამარჯვებული ტექნოლოგიის, ოპტიკური პინცეტების შესახებ.
ამ ინტერვიუში ჩვენ ვესაუბრებით Skywater Technology- ს ნახევარგამტარული ინდუსტრიის მდგომარეობის შესახებ, როგორ უწყობს ხელს ნანოტექნოლოგია ინდუსტრიის ჩამოყალიბებას და მათ ახალ პარტნიორობას.
Inoveno PE-550 არის ყველაზე გაყიდვადი ელექტროოსპინინგის/სპრეის მანქანა უწყვეტი ნანოფიბერის წარმოებისთვის.
Filmetrics R54 მოწინავე ფურცლის წინააღმდეგობის რუკების ინსტრუმენტი ნახევარგამტარული და კომპოზიციური ძაფებისთვის.