Gần đây, giám sát sức khỏe con người đã trở thành một doanh nghiệp có lợi vì nó giúp y học phòng ngừa. Hãy nghĩ về đồng hồ thông minh, kính, thiết bị theo dõi hoạt động. thành phần chính của những thiết bị này là cảm biến lực linh hoạt. đây là một nghiên cứu sâu hơn về những cảm biến này, bao gồm các loại và vật liệu chế tạo. Bắt đầu nào!
cảm biến lực mềm là gì?
các cảm biến lực linh hoạt là các bảng mạch in linh hoạt siêu mỏng được sử dụng để đo các lực giữa hai bề mặt. Chúng là thành phần cốt lõi trong các thiết bị đeo được vì chúng giúp chuyển đổi căng thẳng và căng thẳng thành tín hiệu điện. Với tín hiệu này, bạn có thể chuyển đổi lực đó thành dữ liệu trên màn hình.
đồng hồ thông minh với máy đo nhịp tim
cảm biến lực linh hoạt
cảm biến linh hoạt có 4 cơ chế hoạt động khác nhau. Chúng bao gồm những gì sau đây.
cảm biến điện trở
các cảm biến điện trở chuyển đổi áp suất thành thay đổi điện trở của bộ cảm biến. Thiết bị này sử dụng một vật liệu dẫn điện, và diện tích chạm của nó thay đổi tùy thuộc với các căng áp dụng lên nó. một khi bạn đặt áp lực lên vật liệu, nó sẽ biến dạng và tăng chiều dài của kênh dẫn điện. kích cỡ của nó thay đổi điện trở.
cảm biến áp suất
có hai loại cảm biến điện trở: áp suất và áp suất. cảm biến áp suất có vấn đề tương thích sinh học và sự ổn định, do đó, sự căng thẳng tốt hơn.
bộ cảm biến điện áp
các cảm biến điện tử chuyển đổi một tín hiệu điện tử thành một tín hiệu điện (điện áp) bằng hành vi điện tử có trong một vật liệu. các cực điện điều khiển hành vi này.
bộ cảm biến điện áp
Nó hoạt động như thế nào? Khi áp lực bên ngoài làm cho vật liệu biến dạng, nó sẽ tạo ra một điện cực, tạo ra một điện cực đối diện trên hai bề mặt. và khi bạn loại bỏ áp lực, nó sẽ tạo ra sự khác biệt điện năng.
bộ cảm biến điện năng
những cảm biến áp suất linh hoạt này chuyển đổi áp suất sang các cấp độ điện khác nhau. áp lực được áp dụng để giảm không gian giữa các thùng chứa bảng song song, thay đổi khả năng.
bộ cảm biến điện áp
Cảm biến áp lực sẽ tạo ra một sạc điện sau khi áp dụng sự sai lệch hoặc áp lực. Khi được giải phóng, cảm biến linh hoạt tạo ra tiềm năng điện khi tách ra, chuyển đổi kích thích cơ học thành các tham số điện.
Cũng giống như các cảm biến điện áp, cảm biến này chỉ tạo ra các tín hiệu điện trong quá trình tách rời (khi tải áp dụng được loại bỏ).
Cảm biến lực linh hoạt này sử dụng một máy phát điện nano, tích hợp các chức năng điện tĩnh và điện lực.
vật liệu được sử dụng để tạo ra các cảm biến lực mềm
các vật liệu được sử dụng để sản xuất các cảm biến linh hoạt này chủ yếu được chia thành ba loại: carbon, kim loại và polymer.
vật liệu dựa trên các bon
Đen than
vật liệu này là một loại carbon vô hình, có cấu trúc tương tự như graphite. Bạn có thể tô đầy các mảng cơ bản linh hoạt để tăng cường dẫn và cường độ cơ học của chúng.
Bột than đen
sử dụng than đá để xây dựng một cảm biến áp suất với cấu trúc cảm biến lỗ nhiều tầng để nó có độ nhạy cao và phạm vi cảm biến rộng.
nó rẻ hơn và dẫn điện tốt hơn so với các vật liệu carbon khác. vì vậy, nó là một lựa chọn lý tưởng để tạo ra các cảm biến có thể đeo.
ống nano các-bon
các ống nano các-bon là các vật thể đồng tính cacbon xuất hiện trong hình dạng hình trụ của một lớp hoặc nhiều lớp graphene. chúng có khả năng cảm biến tuyệt vời trong các vật liệu tổng hợp. nhưng chúng không bền, vì chúng bị lột ra và nứt ra sau hàng trăm vòng biến dạng. điều này làm giảm khả năng dẫn điện của chúng và do đó ảnh hưởng đến hiệu năng cảm biến của chúng.
cấu trúc của các ống nano cacbon
graphene và graphene oxide
mặc dù graphene là vật liệu nano carbon ở dạng 2d, nó có độ dày nguyên tử. nó có khả năng dẫn điện quang học, điện, nhiệt và cơ khí xuất sắc, và diện tích bề mặt tương đối cao. Tuy nhiên, vật liệu này rất khó xử lý trong quá trình sản xuất vì nó thiếu các nhóm chức năng hydrophilic trong cấu trúc 2D.
mặt khác, graphene có một số hoạt động của oxy. vì vậy, nó có tính chất dính đặc biệt và hiệu suất in tốt trong dung dịch nước.
một giải pháp oxy hóa graphene
với cảm biến căng dần vật liệu phức hợp pdms graphene, bạn có thể điều chỉnh độ nhạy của nó bằng cách thay đổi cấu trúc vi mô của nó với 20%. Điều chỉnh này rất phù hợp với các thiết bị trong lĩnh vực giám sát sức khỏe, vì nó có thể thích nghi với sự phân bố căng thẳng của các bộ phận khác nhau của cơ thể.
vật liệu kim loại
vật liệu nano kim loại và phim
màng kim loại bao gồm:
màng bạc
phim vàng
màng nhôm
màng kẽm
màng đồng
Ngoài khả năng dẫn điện tốt, một số mảnh phim còn có khả năng chống nhiễu và chống ăn mòn.
mặt khác, vật liệu nano kim loại bao gồm:
dây nano
các phân tử nano
nanô-mét
Các dây nano kim loại có tỉ lệ tương quan và đường kính nhỏ, và có tính linh hoạt và khả năng truyền dẫn ánh sáng tuyệt vời.
các dây nano vàng, đồng và bạc có khả năng dẫn điện và kéo dài cao mà bạn cần. loại vàng có đặc tính cảm biến tuyệt vời, nhưng đắt đỏ. sợi nano đồng rẻ, nhưng nó bị oxy hóa.
Các sợi nano bạc là phù hợp bởi vì chúng rẻ hơn vàng và không được oxy hóa như đồng. ngoài ra, chúng còn có khả năng kháng khuẩn và dẫn điện tuyệt vời.
kim loại lỏng
kim loại lỏng là một chất vô hình, ở nhiệt độ phòng. những thứ thường được sử dụng bao gồm ni-tơ và ni-tơ.
nó có hại cho sức khỏe con người và độc hại cho môi trường. tuy nhiên, titan tổng hợp có tính tương thích sinh học, làm cho nó trở thành ứng cử viên lý tưởng cho việc sản xuất các sản phẩm điện tử linh hoạt.
oxit kim loại
với cấu trúc nano và cấu trúc vi mô của kim loại có diện tích bề mặt tương đối cao. nó có khả năng gấp 2 đến 3 lần so với các vật liệu carbon.
MXenes
MXenes có khả năng chống oxy hóa, dẫn điện và tính linh hoạt cơ học tuyệt vời, rất phù hợp cho việc sản xuất các thiết bị điện tử linh hoạt. tuy nhiên, phạm vi tuyến tính của chúng bị giới hạn.
vật liệu polymer
polymer là một vật liệu hỗ trợ lý tưởng cho việc tạo các cảm biến, các vật liệu thông thường bao gồm:
pdms pdm
polyurethane pu
polyimide pi
polyethylene glycol acid
polyethylene
và xylene
polyfluorylene
polyethylene glycol acid
Các vật liệu này có độ chứng kéo cao, ổn định hóa học, khả năng dẫn nhiệt tốt và dễ dàng kết hợp với các vật liệu dẫn điện.
công nghệ sản xuất cảm biến linh hoạt
các phương pháp in 3 d chính được sử dụng để tạo ra những cảm biến này bao gồm:
Xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP)
Viết bằng mực trực tiếp (DIW)
công nghệ in 3 chiều
đun nóng chảy (fdm)
sử dụng tia laze chọn lựa
Máy in 3D SLA-DLP
những lợi thế của cảm biến lực linh hoạt
Mỏng và linh hoạt (tốt cho không gian nhỏ)
Khả năng chịu đựng lâu dài (tùy chọn nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ lên đến 204 ° C)
tiết kiệm năng lượng
các cảm biến tùy chỉnh có các kích cỡ và giải pháp khác nhau
ứng dụng cảm biến lực linh hoạt
các ứng dụng y tế (cảm biến được đeo)
hàng tiêu dùng
điều khiển chuyển động công nghiệp
xe hơi
robot học
không gian
nhưng lĩnh vực giám sát sức khỏe (cả bên ngoài cơ thể và bên trong cơ thể) là những ứng dụng điển hình nhất.
một thiết bị giám sát sức khỏe
gói hàng
tóm lại, các cảm biến lực linh hoạt được sử dụng rộng rãi và đặc biệt quan trọng cho việc giám sát sức khỏe. Ngoài ra, việc xây dựng chúng đòi hỏi một loạt các vật liệu để tạo ra cấu trúc phân tầng bằng bất kỳ công nghệ in 3D nào được liệt kê ở trên. văn bản ở đây! Cảm ơn đã dành thời gian.