这就是科学：可穿戴电子和摩擦电。第2部分
您好，Prestigio博客的读者们！我们继续谈论可穿戴电子产品。在上一篇文章中，我们讨论了基于摩擦发电机的电源。现在轮到非常神秘和神秘的真正可穿戴电子设备了。在这方面，科学技术的发展将使您一目了然！你们中的许多人都会问自己：“ 但是，实际上，如果摩擦发电机产生的电能这么少，该如何在现实生活中使用？ “这个问题的答案非常简单：尽管设备本身可能非常有用，但有必要找到不需要大量电力的应用。例如，这将是各种传感器和传感器，包括可穿戴传感器。我们从一个已经在GT上突出显示的示例开始。但更不用说根本不可能了。因此，一群来自黄州科技大学的中国研究人员和来自马里兰大学的同事提出了一个有趣的想法，将摩擦电技术转化为真实的设备。在著名的ACS Nano杂志上发表的文章的作者建议使用所谓的“自供电纳米纸”的大面板作为触摸传感器，例如，以保护艺术品或防止人们通过窗户进入房间，以及在创造智能时使用。打包。像许多其他摩擦电设备一样，设备的基础 由两个特殊纹理的透明纸层组成，它们在接触时会产生几十伏特和几微安培的电流，足以触发继电器或使LED闪烁。已经准备好几个功能层，将它们组装在一起，并准备好摩擦电设备，我们的测试表明，创建的“智能”纸可以承受50,000次以上的点击次数。另外，很容易切成一种“像素”并用作标签来保护产品免受伪造。单击下图所示的四个像素之一，在LCD上显示一个从1到4的数字，但是它也可以是制造商的徽标。该杂志网站上的视频更详细地演示了此功能。防止假冒产品的多阶段保护：每个像素都可以负责显示其徽标，好吧，我们只能等到来自中东的朋友们开始大规模生产这些产品，因为廉价的RFID标签的发行一经确立。原始文章“ 自供电的人机交互透明纳米纸系统”发表在ACSNano（DOI：10.1021 / acsnano.5b02414）中。我们将分析另一个最喜欢医学和/或体育领域的例子。健身手环，手表或监视我们健康的其他小工具已广为人知。虽然医生还没有决定如何处理普通人获得的数据，对于运动员来说，不仅要在训练过程中监视脉搏，呼吸，血氧饱和度，还非常重要。为此，水原大学的科学家开发了透明的传感器，实际上可以将其简单地粘在手腕或脖子上并监控所有上述参数。另外，该传感器将在医学上用于在手术之前，期间或之后监测患者和/或单个器官的状况。传感器本身是三合一三明治。第一层是弯曲和拉伸敏感元件，其基于在导电PEDOS聚合物：PSS和聚氨酯（PU）的基质中由银纳米棒组成的复合材料）第二层是超级电容器（SuperCapacitor），第三层是摩擦电纳米发电机（TENG）。这三层通过电介质PDMS相互绝缘。（ad）人体上的传感器以及TENG，SC传感器和拉伸敏感元件的主要元件的示意图。（e）在聚合物基体中基于银棒的复合材料的显微照片。（f）传感器本身的照片：顶部是一个TENG，中间是一个超级电容器，底部是一个敏感元件，在实验室条件下，这种传感器已完全确认其适用性。它位于喉咙（气管）上，不仅可以定量测量其特征，还可以区分呼吸和咳嗽，从而将唾液的简单摄入与饮用以及食物吸收的过程分开。（a）使用发达的传感器监测人类的呼吸。（bf）仅传感器的电阻变化取决于呼吸，咳嗽，饮水，吞咽和进食的时间。（gl）使用集成设备进行的类似测量。正如工作的作者自己指出的那样，在我们以现成的“健身追踪器补丁”形式在商店货架上看到产品之前，还有很长的路要走（例如，将数据处理和传输集成到设备中），但这纯粹是另一回事。工程任务。原始文章“ 可穿戴电子设备的可伸缩碳纳米管电荷陷阱浮动门存储器和逻辑设备 ”在ACSNano（DOI：10.1021 / acsnano.5b01848）。一部分来自首尔，仁川和釜山大学的韩国科学家组成的小组做出了决定，他们提出了基于拉伸微电子学的原型（有关柔性和拉伸电子学的更多信息，可在此处和此处阅读）。这种发展的基础是处于半导体状态的单壁碳纳米管（ CNT）。下图显示了一种透明的腕上可粘贴“平板电脑”，由若干元素组成，例如闪存，各种逻辑元素（库存，NOR和NAND门）以及电容器。由存储元件，逻辑和电容器组成的制造好的测试设备的示意图，该设备的元件放置在先前遇到的PDMS电介质中，该电介质起着柔性矩阵的作用并保护敏感元件不受损坏：创建的原型可以弯曲，拉伸，挤压，挤压，弯曲-灵魂所需要的一切！这项工作的作者进行了广泛的研究，以证明并证明他们制造的微电子元件阵列可以承受高达20％的反复（超过1000倍）拉伸和压缩，以及最大半径5 mm的弯曲而特性没有明显变化。再一次，我们必须等到这项技术在一家初创公司或大型公司中找到响应之后，例如，我们将一只手拿着电话键盘，如以下视频片段所示：原始文章“具有对人类活动的超灵敏识别的透明可拉伸自供电可修补传感器平台”发表在ACSNano（DOI：10.1021 / acsnano.5b01835）中。麻省理工学院（MIT）和新加坡大学的一组研究人员介绍了今天的最新传感器设备，但该设备已经由常规的碳纳米管（CNT）制成。为此，首先将纳米管以足够大的宏观阵列或森林的形式生长，然后由各个纳米管制成长纤维，然后将其放置在Ecoflex材料的柔性基板上（下图中的面板a和b）。这种传感器的工作原理非常简单（g）。 CNT以这样的方式位于聚合物柔性基板上：它们彼此部分重叠，从而提供导电性。但是，在张力下，它们之间的接触会在某个点减弱并断开，电阻会显着增加（d）。超弹性碳纳米管传感器。（a）衬底上的碳纳米管森林的“拆包”示意图。（b）过程本身的照片和CNT的显微照片。（c）制造的传感器在工作中的照片和获得的变形曲线（电阻随张力的变化）。（ef）传感器在不同程度的拉伸下的显微照片。（g）处于张紧状态的设备的示意图和工作原理。但是，科学家们决定不停在那儿，并制造了另一个对两个方向都敏感的传感器。因此，其中的碳纳米管彼此垂直放置。, . , , .«Extremely Elastic Wearable Carbon Nanotube Fiber Strain Sensor for Monitoring of Human Motion» ACSNano (DOI: 10.1021/acsnano.5b00599).在摩擦电传感器和可穿戴微电子学评论的两篇文章中，我们试图概述该领域科学技术发展的主要特征和趋势。正如在第一部分中已经指出的那样，过去两年中的进步简直是惊人的-我们应该很快在中国电子商店的“货架”上看到这些设备，传感器和屏幕的最初迹象。同志们，我们度过了美好的时光！为了不错过任何有趣和有趣的事情，请订阅我们的博客。对您来说并不难，但我们很高兴！
This is Science GeekTimes:This is Science:This is Science: – ?This is Science:This is Science: : !This is Science:This is Science:This is Science: 3DThis is Science: ?This is Science:This is Science: 3DThis is Science:This is Science:This is Science: . 1This is Science: . 2Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384675/
All Articles