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Os sensores de pressão vestíveis podem ajudar a monitorar a saúde humana e realizar a interação humano-computador. Os esforços estão em andamento para criar sensores de pressão com um design universal de dispositivo e alta sensibilidade ao estresse mecânico.
Estudo: Transdutor de pressão piezoelétrica têxtil dependente do padrão de telas com base em nanofibras de fluoreto de polivinilideno eletro -gun com 50 bicos. Crédito da imagem: African Studio/Shutterstock.com
Um artigo publicado na revista NPJ Flexible Electronics Reports sobre a fabricação de transdutores de pressão piezoelétrica para tecidos usando fios de urdidores tereftalato de polietileno (PET) e fios de trama de fluoreto de polivinilideno (PVDF). O desempenho do sensor de pressão desenvolvido em relação à medição de pressão com base no padrão de trama é demonstrado em uma escala de pano de aproximadamente 2 metros.
Os resultados mostram que a sensibilidade de um sensor de pressão otimizada usando o design de 2/2 canard é 245% maior que o do design do canard 1/1. Além disso, vários insumos foram usados ​​para avaliar o desempenho dos tecidos otimizados, incluindo flexão, aperto, rugas, torção e vários movimentos humanos. Neste trabalho, um sensor de pressão baseado em tecidos com uma matriz de pixels de sensor exibe características perceptivas estáveis ​​e alta sensibilidade.
Arroz. 1. Preparação de threads em PVDF e tecidos multifuncionais. Um diagrama de um processo de eletrofiação de 50 nozes usado para produzir tapetes alinhados de nanofibras de PVDF, onde as hastes de cobre são colocadas em paralelo em uma correia transportadora, e as etapas devem preparar três estruturas trançadas a partir de filamentos de monofilamentos de quatro camadas. B MEV Imagem e distribuição de diâmetro de fibras de PVDF alinhadas. C MEM Imagem de um fio de quatro camadas. D Resistência à tração e tensão na quebra de um fio de quatro camadas em função da torção. Padrão de difração de raios-X de um fio de quatro camadas mostrando a presença de fases alfa e beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, Sm, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
O rápido desenvolvimento de robôs inteligentes e dispositivos eletrônicos vestíveis deu origem a muitos novos dispositivos com base em sensores de pressão flexíveis, e suas aplicações em eletrônicos, indústria e medicina estão se desenvolvendo rapidamente.
A piezoeletricidade é uma carga elétrica gerada em um material submetido a estresse mecânico. A piezoeletricidade em materiais assimétricos permite uma relação reversível linear entre estresse mecânico e carga elétrica. Portanto, quando um pedaço de material piezoelétrico é fisicamente deformado, uma carga elétrica é criada e vice -versa.
Os dispositivos piezoelétricos podem usar uma fonte mecânica gratuita para fornecer uma fonte de energia alternativa para componentes eletrônicos que consomem pouca energia. O tipo de material e estrutura do dispositivo são parâmetros -chave para a produção de dispositivos de toque com base no acoplamento eletromecânico. Além de materiais inorgânicos de alta tensão, materiais orgânicos mecanicamente flexíveis também foram explorados em dispositivos vestíveis.
Os polímeros processados ​​em nanofibras por métodos de eletrofiação são amplamente utilizados como dispositivos de armazenamento de energia piezoelétrica. As nanofibras de polímero piezoelétrico facilitam a criação de estruturas de design baseadas em tecido para aplicações vestíveis, fornecendo geração eletromecânica com base na elasticidade mecânica em vários ambientes.
Para esse fim, são amplamente utilizados polímeros piezoelétricos, incluindo PVDF e seus derivados, que têm forte piezoeletricidade. Essas fibras de PVDF são desenhadas e giradas em tecidos para aplicações piezoelétricas, incluindo sensores e geradores.
Figura 2. Grandes tecidos de área e suas propriedades físicas. Fotografia de um grande padrão de costela de 2/2 de 2/2 até 195 cm x 50 cm. B MEM Imagem de um padrão de trama de 2/2 que consiste em uma trama de PVDF intercalada com duas bases de animais de estimação. C Módulo e tensão na quebra em vários tecidos com bordas de trama 1, 2/2 e 3/3. D é o ângulo suspenso medido para o tecido. © Kim, DB, Han, J., Sung, Sm, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
No presente trabalho, os geradores de tecido com base em filamentos de nanofibras em PVDF são construídos usando um processo sequencial de eletrofiação de 50 jato, onde o uso de 50 bocais facilita a produção de tapetes de nanofibra usando uma correia transportadora de correia rotativa. Várias estruturas de tecido são criadas usando o fio PET, incluindo as costelas 1/1 (simples), 2/2 e 3/3 de trama.
Trabalhos anteriores relataram o uso de cobre para alinhamento de fibra na forma de fios de cobre alinhados na bateria de coleta de fibras. No entanto, o trabalho atual consiste em hastes de cobre paralelas espaçadas a 1,5 cm de distância em uma correia transportadora para ajudar a alinhar os spinnerets com base nas interações eletrostáticas entre fibras carregadas e cargas na superfície das fibras ligadas à fibra de cobre.
Ao contrário dos sensores capacitivos ou piezoresistivos descritos anteriormente, o sensor de pressão do tecido proposto neste artigo responde a uma ampla gama de forças de entrada de 0,02 a 694 Newtons. Além disso, o sensor de pressão de tecido proposto manteve 81,3% de sua entrada original após cinco lavagens padrão, indicando a durabilidade do sensor de pressão.
Além disso, os valores de sensibilidade que avaliam os resultados da tensão e da corrente para o tricô 1/1, 2/2 e 3/3 mostraram sensibilidade de alta tensão de 83 e 36 mV/n a 2/2 e 3/3 da pressão da costela. 3 Sensores de trama demonstraram 245% e 50% mais alta sensibilidade para esses sensores de pressão, respectivamente, em comparação com o sensor de pressão de 24 mV/n 1/1.
Arroz. 3. Aplicação expandida do sensor de pressão de pano completo. Um exemplo de um sensor de pressão da palmilha feito de 2/2 tecido com nervuras de trama inseridas sob dois eletrodos circulares para detectar o antepé (logo abaixo dos dedos dos pés) e do movimento do calcanhar. B Representação esquemática de cada estágio das etapas individuais no processo de caminhada: pouso no calcanhar, aterramento, contato do pé e elevação das pernas. C Sinais de saída de tensão em resposta a cada parte da etapa da marcha para análise da marcha e sinais elétricos amplificados D associados a cada fase da marcha. e esquema de um sensor de pressão de tecido completo com uma matriz de até 12 células de pixel retangular com linhas condutivas padronizadas para detectar sinais individuais de cada pixel. f um mapa 3D do sinal elétrico gerado pressionando um dedo em cada pixel. g Um sinal elétrico é detectado apenas no pixel pressionado dos dedos e nenhum sinal lateral é gerado em outros pixels, confirmando que não há diafonia. © Kim, DB, Han, J., Sung, Sm, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Em conclusão, este estudo demonstra um sensor de pressão de tecido altamente sensível e vestível, incorporando filamentos piezoelétricos de nanofibra em PVDF. Os sensores de pressão fabricados têm uma ampla gama de forças de entrada de 0,02 a 694 Newtons.
Cinqüenta bicos foram usados ​​em uma máquina de fiação elétrica de protótipo, e um tapete contínuo de nanofibras foi produzido usando um transportador de lote baseado em hastes de cobre. Sob compressão intermitente, o tecido de bainha de 2/2 de 2/2 fabricado mostrou uma sensibilidade de 83 mV/n, que é cerca de 245% maior que o tecido de bainha de 1/1 de trama.
Os sensores de pressão integrados propostos monitoram os sinais elétricos, sujeitando-os a movimentos fisiológicos, incluindo torção, flexão, aperto, corrida e caminhada. Além disso, esses manômetros de pressão de tecido são comparáveis ​​aos tecidos convencionais em termos de durabilidade, mantendo aproximadamente 81,3% de seu rendimento original, mesmo após 5 lavagens padrão. Além disso, o sensor de tecido fabricado é eficaz no sistema de saúde, gerando sinais elétricos com base em segmentos contínuos da caminhada de uma pessoa.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Sensor de pressão piezoelétrica de tecido baseado em nanofibras de fluoreto de polivinilideno eletro -(eletroespun com 50 bicos, dependendo do padrão de tecido. NPJ eletrônico flexível. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
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Bhavna Kaveti é escritora de ciências de Hyderabad, Índia. Ela detém MSC e MD do Instituto de Tecnologia de Vellore, na Índia. em química orgânica e medicinal da Universidade de Guanajuato, México. Seu trabalho de pesquisa está relacionado ao desenvolvimento e síntese de moléculas bioativas com base em heterociclos, e ela tem experiência em síntese de várias etapas e multi-componentes. Durante sua pesquisa de doutorado, ela trabalhou na síntese de várias moléculas peptidomiméticas ligadas e fundidas à base de heterociclo que devem ter o potencial de funcionalizar ainda mais a atividade biológica. Ao escrever dissertações e trabalhos de pesquisa, ela explorou sua paixão pela escrita científica e comunicação.
Cavidade, Buffner. (11 de agosto de 2022). Sensor de pressão de tecido completo projetado para monitoramento de saúde vestível. Azonano. Recuperado em 21 de outubro de 2022 em https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Cavidade, Buffner. "Um sensor de pressão todos os tecidos projetado para monitoramento de saúde vestível". Azonano.21 de outubro de 2022.21 de outubro de 2022.
Cavidade, Buffner. "Um sensor de pressão todos os tecidos projetado para monitoramento de saúde vestível". Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Em 21 de outubro de 2022).
Cavidade, Buffner. 2022. Sensor de pressão em todos os roupas projetado para monitoramento de saúde vestível. Azonano, acessado em 21 de outubro de 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
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