高感应线圈弹应变/压缩传感器与形状记忆合金和形状记忆聚合物-CNTs集成
TranThuyNga Truong1, Hayeong Yun1, Jooyong Kim2
1Department of Smart Wearables Engineering Soongsil University, Seoul, 156-743, South Korea.
Macromolecular rapid communications
|September 1, 2023
概括
本研究介绍了一种新型可伸缩传感器,使用形状记忆合金 (SMA) 和形状记忆聚合物 (SMP) 复合材料来检测人类运动. 传感器展示了广泛的应变/压缩能力和改善的恢复时间,适用于可穿戴电子产品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可穿戴电子设备的电子产品
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 可穿戴电子设备需要先进的可拉伸,应变敏感的材料来进行运动检测和生理监测.
- 现有的传感器在广泛的应变检测和快速恢复时间方面经常面临局限性.
研究的目的:
- 开发和描述一种新的应变/压缩传感器,使用形状记忆合金 (SMA) 线圈弹和碳纳米管 (CNT) 和形状记忆聚合物 (SMP) 的复合物.
- 在应变/压缩范围,耐用性和恢复时间方面评估传感器的性能.
- 探索传感器在监测人类运动中的应用,特别是手臂和三肌肌肉运动.
主要方法:
- 传感器的制造使用涂有银糊的SMA卷轴弹和CNT-SMP复合材料.
- 测试传感器对广泛的应变 (250%) 和压缩 (50%) 的反应,测量相对电感变化.
- 评估传感器在1000个装载/卸载周期内在200%的应变时的耐用性.
- 研究银层厚度对SMA线圈弹恢复时间的影响.
- 分析CNT对30°C至110°C之间的电阻-温度关系的影响.
主要成果:
- 传感器表现出极好的广泛应变检测 (250%) 和压缩 (50%) 能力.
- 在200%的应变下,经过1000个循环的证明耐用性.
- 优化的银层厚度提高了SMA线圈弹的恢复时间.
- 复合材料中的CNT减少了温度对传感器电阻的影响.
- 提出了一种用于监测手臂肌肉运动的原型设备.
结论:
- 开发的SMA/SMP复合传感器为先进的可穿戴电子应用提供了巨大的潜力.
- 传感器的广泛检测,耐用性和可调节的恢复时间使其适合人类运动监控.
- 这项技术为更复杂,更响应的可穿戴健康和健身追踪器铺平了道路.
