نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك.من خلال الاستمرار في تصفح هذا الموقع ، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.معلومات إضافية.
يمكن أن تساعد مستشعرات الضغط القابلة للارتداء في مراقبة صحة الإنسان وتحقيق التفاعل بين الإنسان والحاسوب.الجهود جارية لإنشاء مستشعرات ضغط بتصميم عالمي للجهاز وحساسية عالية للضغط الميكانيكي.
الدراسة: محول ضغط كهرضغطية للنسيج يعتمد على نمط النسج يعتمد على ألياف نانوية فلوريد البولي فينيلدين المغزولة كهربائياً مع 50 فوهة.حقوق الصورة: African Studio / Shutterstock.com
مقال نشر في مجلة npj Flexible Electronics تقارير عن تصنيع محولات ضغط كهرضغطية للأقمشة باستخدام خيوط سداة بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) وخيوط لحمة بولي فينيلدين فلوريد (PVDF).يتم توضيح أداء مستشعر الضغط المطور فيما يتعلق بقياس الضغط بناءً على نمط النسج على مقياس من القماش يبلغ حوالي 2 متر.
تظهر النتائج أن حساسية مستشعر الضغط المحسّن باستخدام تصميم 2/2 أعلى بنسبة 245٪ من تصميم 1/1 canard.بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام مدخلات مختلفة لتقييم أداء الأقمشة المحسّنة ، بما في ذلك الثني والضغط والتجاعيد واللف والحركات البشرية المختلفة.في هذا العمل ، يُظهر مستشعر الضغط المستند إلى الأنسجة مع مجموعة بكسلات المستشعر خصائص إدراكية مستقرة وحساسية عالية.
أرز.1. تحضير خيوط PVDF والأقمشة متعددة الوظائف.رسم تخطيطي لعملية غزل كهربائي مكونة من 50 فوهة تُستخدم لإنتاج حصائر متوازنة من ألياف نانوية PVDF ، حيث يتم وضع قضبان نحاسية بالتوازي على حزام ناقل ، والخطوات هي إعداد ثلاثة هياكل مضفرة من خيوط أحادية الشعيرة رباعية الطبقات.(ب) صورة SEM وتوزيع القطر لألياف PVDF المحاذاة.ج صورة SEM لخيوط من أربع طبقات.د قوة الشد والانفعال عند كسر خيط من أربع طبقات كدالة للالتواء.هـ - نمط حيود الأشعة السينية لخيط من أربع طبقات يُظهر وجود مرحلتي ألفا وبيتا.© Kim، DB، Han، J.، Sung، SM، Kim، MS، Choi، BK، Park، SJ، Hong، H. R et al.(2022)
أدى التطور السريع للروبوتات الذكية والأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء إلى ظهور العديد من الأجهزة الجديدة القائمة على مستشعرات الضغط المرنة ، وتطبيقاتها في الإلكترونيات والصناعة والطب تتطور بسرعة.
الكهرباء الانضغاطية هي شحنة كهربائية متولدة على مادة تتعرض لضغط ميكانيكي.تسمح الكهرباء الانضغاطية في المواد غير المتماثلة بعلاقة خطية عكسية بين الإجهاد الميكانيكي والشحنة الكهربائية.لذلك ، عندما يتم تشويه قطعة من مادة كهرضغطية ماديًا ، يتم تكوين شحنة كهربائية ، والعكس صحيح.
يمكن للأجهزة الكهرضغطية استخدام مصدر ميكانيكي مجاني لتوفير مصدر طاقة بديل للمكونات الإلكترونية التي تستهلك القليل من الطاقة.يعد نوع المواد وهيكل الجهاز معلمات أساسية لإنتاج أجهزة اللمس على أساس الاقتران الكهروميكانيكي.بالإضافة إلى المواد غير العضوية عالية الجهد ، تم أيضًا استكشاف المواد العضوية المرنة ميكانيكيًا في الأجهزة القابلة للارتداء.
تُستخدم البوليمرات التي يتم معالجتها إلى ألياف نانوية بواسطة طرق الغزل الكهربائي على نطاق واسع كأجهزة تخزين طاقة كهرضغطية.تعمل ألياف البوليمر النانوية الكهروإجهادية على تسهيل إنشاء هياكل تصميم قائمة على النسيج للتطبيقات القابلة للارتداء من خلال توفير توليد كهروميكانيكي قائم على المرونة الميكانيكية في مجموعة متنوعة من البيئات.
لهذا الغرض ، يتم استخدام البوليمرات الكهرضغطية على نطاق واسع ، بما في ذلك PVDF ومشتقاته ، والتي لها قوة كهرضغطية قوية.يتم سحب ألياف PVDF هذه ونسجها في أقمشة لتطبيقات كهرضغطية بما في ذلك المستشعرات والمولدات.
الشكل 2. الأنسجة الكبيرة وخصائصها الفيزيائية.صورة لنمط ضلع كبير 2/2 يصل إلى 195 سم × 50 سم.ب صورة SEM لنمط لحمة 2/2 يتكون من لحمة PVDF معشق بقاعدتين من PET.ج المعامل والضغط عند كسر في الأقمشة المختلفة بحواف 1/1 و 2/2 و 3/3 اللحمة.d هي زاوية التعليق المقاسة للنسيج.© Kim، DB، Han، J.، Sung، SM، Kim، MS، Choi، BK، Park، SJ، Hong، H. R et al.(2022)
في العمل الحالي ، يتم إنشاء مولدات النسيج القائمة على خيوط ألياف النانو PVDF باستخدام عملية غزل كهربائي متسلسلة بخمسين نفاثة ، حيث يسهل استخدام 50 فوهة إنتاج حصائر من الألياف النانوية باستخدام حزام ناقل دوار.يتم إنشاء هياكل نسج مختلفة باستخدام خيوط PET ، بما في ذلك ضلع لحمة 1/1 (عادي) و 2/2 و 3/3.
أبلغ العمل السابق عن استخدام النحاس لمحاذاة الألياف في شكل أسلاك نحاسية محاذاة على براميل تجميع الألياف.ومع ذلك ، يتكون العمل الحالي من قضبان نحاسية متوازية متباعدة بمسافة 1.5 سم على حزام ناقل للمساعدة في محاذاة المغازل بناءً على التفاعلات الكهروستاتيكية بين الألياف المشحونة الواردة والشحنات على سطح الألياف المتصلة بالألياف النحاسية.
على عكس المستشعرات السعوية أو المستشعرات المقاومة للضغط الموصوفة سابقًا ، يستجيب مستشعر ضغط الأنسجة المقترح في هذه الورقة لمجموعة واسعة من قوى الإدخال من 0.02 إلى 694 نيوتن.بالإضافة إلى ذلك ، احتفظ مستشعر ضغط النسيج المقترح بنسبة 81.3٪ من المدخلات الأصلية بعد خمس عمليات غسل قياسية ، مما يشير إلى متانة مستشعر الضغط.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت قيم الحساسية التي تقيم الجهد والنتائج الحالية لحياكة الضلع 1/1 و 2/2 و 3/3 حساسية عالية للجهد تبلغ 83 و 36 ملي فولت / نيوتن إلى 2/2 و 3/3 من ضغط الضلع.أظهرت 3 مستشعرات لحمة حساسية أعلى بنسبة 245٪ و 50٪ لأجهزة استشعار الضغط هذه ، على التوالي ، مقارنةً بمستشعر ضغط اللحمة 24 mV / N 1/1.
أرز.3. تطبيق موسع لمستشعر ضغط القماش الكامل.مثال على مستشعر ضغط النعل الداخلي مصنوع من قماش مضلع 2/2 يتم إدخاله تحت قطبين دائريين للكشف عن مقدمة القدم (أسفل أصابع القدم مباشرة) وحركة الكعب.(ب) تمثيل تخطيطي لكل مرحلة من الخطوات الفردية في عملية المشي: هبوط الكعب ، والتأريض ، وملامسة إصبع القدم ، ورفع الساق.ج إشارات خرج الجهد استجابة لكل جزء من خطوة المشي لتحليل المشية و d الإشارات الكهربائية المضخمة المرتبطة بكل مرحلة من مراحل المشية.e رسم تخطيطي لمستشعر ضغط الأنسجة الكامل بمصفوفة تصل إلى 12 خلية بكسل مستطيلة مع خطوط موصلة منقوشة لاكتشاف الإشارات الفردية من كل بكسل.f خريطة ثلاثية الأبعاد للإشارة الكهربائية الناتجة عن الضغط بإصبع على كل بكسل.g يتم اكتشاف إشارة كهربائية فقط في البكسل المضغوط بالإصبع ، ولا يتم إنشاء إشارة جانبية في وحدات البكسل الأخرى ، مما يؤكد عدم وجود تداخل.© Kim، DB، Han، J.، Sung، SM، Kim، MS، Choi، BK، Park، SJ، Hong، H. R et al.(2022)
في الختام ، توضح هذه الدراسة مستشعر ضغط الأنسجة شديد الحساسية ويمكن ارتداؤه يشتمل على خيوط كهرضغطية من الألياف النانوية PVDF.تمتلك مستشعرات الضغط المصنعة نطاقًا واسعًا من قوى الإدخال من 0.02 إلى 694 نيوتن.
تم استخدام خمسين فوهة في نموذج أولي لآلة الغزل الكهربائية ، وتم إنتاج حصيرة مستمرة من الألياف النانوية باستخدام ناقل دفعي يعتمد على قضبان نحاسية.في ظل الضغط المتقطع ، أظهر نسيج حاشية اللحمة المصنّعة 2/2 حساسية تبلغ 83 مللي فولت / نيوتن ، وهو ما يزيد بنحو 245٪ عن نسيج حاشية اللحمة 1/1.
تراقب مستشعرات الضغط المنسوجة بالكامل المقترحة الإشارات الكهربائية عن طريق تعريضها للحركات الفسيولوجية ، بما في ذلك الالتواء والانحناء والضغط والجري والمشي.بالإضافة إلى ذلك ، فإن مقاييس ضغط النسيج هذه قابلة للمقارنة مع الأقمشة التقليدية من حيث المتانة ، وتحتفظ بحوالي 81.3٪ من محصولها الأصلي حتى بعد 5 غسلات قياسية.بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر مستشعر الأنسجة المُصنَّع فعالاً في نظام الرعاية الصحية من خلال توليد إشارات كهربائية بناءً على المقاطع المستمرة من مشي الشخص.
Kim، DB، Han، J.، Sung، SM، Kim، MS، Choi، BK، Park، SJ، Hong، HR، et al.(2022).مستشعر ضغط كهرضغطية للنسيج يعتمد على ألياف نانوية فلوريد البولي فينيلدين المغزولة كهربائيًا مع 50 فوهة ، اعتمادًا على نمط النسج.إلكترونيات مرنة npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
إخلاء المسؤولية: الآراء الواردة هنا هي آراء المؤلف بصفته الشخصية ولا تعكس بالضرورة آراء AZoM.com Limited T / A AZoNetwork ، المالك والمشغل لهذا الموقع.يعتبر إخلاء المسؤولية هذا جزءًا من شروط استخدام هذا الموقع.
بهافنا كافيتي كاتبة علمية من حيدر أباد ، الهند.وهي حاصلة على ماجستير وماجستير في الطب من معهد فيلور للتكنولوجيا في الهند.في الكيمياء العضوية والطبية من جامعة غواناخواتو ، المكسيك.يرتبط عملها البحثي بتطوير وتوليف الجزيئات النشطة بيولوجيًا على أساس الدورات غير المتجانسة ، ولديها خبرة في التوليف متعدد الخطوات ومتعدد المكونات.خلال أبحاث الدكتوراه ، عملت على تخليق العديد من جزيئات المحاكاة الببتيدية المدمجة والمرتبطة بالدورة غير المتجانسة والتي من المتوقع أن يكون لها القدرة على زيادة فعالية النشاط البيولوجي.أثناء كتابة الأطروحات والأوراق البحثية ، استكشفت شغفها بالكتابة العلمية والتواصل.
تجويف ، بوفنر.(11 أغسطس 2022).مستشعر ضغط النسيج الكامل مصمم لمراقبة الصحة التي يمكن ارتداؤها.AZonano.تم الاسترجاع في 21 أكتوبر 2022 من https://www.azonano.com/news.aspx؟
تجويف ، بوفنر."مستشعر ضغط جميع الأنسجة مصمم لمراقبة الصحة التي يمكن ارتداؤها".AZonano.21 أكتوبر 2022.21 أكتوبر 2022.
تجويف ، بوفنر."مستشعر ضغط جميع الأنسجة مصمم لمراقبة الصحة التي يمكن ارتداؤها".AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx؟newsID=39544.(اعتبارًا من 21 أكتوبر 2022).
تجويف ، بوفنر.2022. مستشعر ضغط من القماش مصمم لمراقبة الصحة التي يمكن ارتداؤها.AZoNano ، تم الوصول إليه في 21 أكتوبر 2022 ، https://www.azonano.com/news.aspx؟
في هذه المقابلة ، يتحدث AZoNano مع البروفيسور أندريه نيل عن دراسة مبتكرة يشارك فيها والتي تصف تطوير حاملة نانوية "فقاعة زجاجية" يمكن أن تساعد الأدوية على دخول خلايا سرطان البنكرياس.
في هذه المقابلة ، يتحدث AZoNano مع King Kong Lee من جامعة كاليفورنيا في بيركلي حول تقنيته الحائزة على جائزة نوبل ، الملقط البصري.
في هذه المقابلة ، نتحدث إلى SkyWater Technology حول حالة صناعة أشباه الموصلات ، وكيف تساعد تقنية النانو في تشكيل الصناعة ، وشراكتهم الجديدة.
Inoveno PE-550 هي آلة الغزل الكهربائي / الرش الأكثر مبيعًا للإنتاج المستمر من ألياف النانو.
Filmetrics R54 أداة متقدمة لرسم خرائط مقاومة الألواح لأشباه الموصلات والرقائق المركبة.