基于液体金属的可穿戴加热器的图案设计,用于在双轴应变下产生恒温
Seongmin Jeong1, Jinhyeok Oh2, Hongchan Kim1
1Applied Nano and Thermal Science Lab, Department of Mechanical Engineering, Seoul National University, 1 Gwanak-ro, Gwanak-gu, Seoul 08826, Korea.
这项研究介绍了一种新的液体金属可穿戴加热器设计,使用Peano曲线和曲的图案来提高拉伸稳定性. 新设计确保在人体运动期间保持一致的加热性能,克服动态变形的挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可穿戴电子产品的电子产品
- 机械电子学是什么意思 机械电子学
背景情况:
- 可穿戴式加热器越来越受欢迎,但在动态的人类运动下保持稳定的加热仍然是一个重大挑战.
- 现有的电阻加热器与多轴变形作斗争,影响精确的温度控制和整体稳定性.
- 基于液体金属 (LM) 的加热器具有潜力,但需要优化设计以获得可靠的性能.
研究的目的:
- 研究模式设计策略,以提高基于液体金属 (LM) 的可穿戴加热器的抗拉稳定性和精确的温度控制.
- 为LM可穿戴加热器开发一个电路控制系统,避免复杂的结构或深度学习.
- 为了应对可穿戴式加热器模式中阻力变化与应变方向的挑战.
主要方法:
- 使用直接墨水写作 (DIW) 方法制造LM可穿戴加热器,具有各种图案设计.
- 分析每单位面积输入功率对压力下的稳定状态温度的影响.
- 开发了新的Peano曲线和曲的图案结构,以尽量减少抵抗变化,无论应变方向如何.
主要成果:
- 每单位面积的输入功率对于在电压下保持稳定的平均温度至关重要.
- 模式的方向性显著影响反控制,这是由于压力下的异型电阻变化造成的.
- 开发的Peano曲线和曲的图案显示了不同张力方向的阻力变化最小.
- 带有电路控制系统的LM可穿戴加热器在模拟运动期间在人体模型上实现了稳定的加热 (52.64°C ± 0.91°C).
结论:
- 图案设计是实现基于LM的可穿戴设备中稳定和可控制的加热的关键因素.
- 佩诺曲线和状结构为承压下可穿戴加热器的同位素电阻行为提供了有希望的解决方案.
- 拟议的电路控制系统和图案设计为动态可穿戴应用提供可靠的加热性能.
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