طراحی محققان ایرانی برای ساخت حسگرهای نظارت بر بدن - وبلاگ سطح دیتا

به گزارش وبلاگ سطح دیتا، رساناهای پوشیدنی پیزومقاومتی نرم منجر به تغییر فرایند نظارت بر حرکات بدن انسان شده است. اثر پیزومقاومتی در حقیقت تغییر در مقاومت الکتریکی یک نیمه رسانا یا فلز هنگام اعمال کرنش مکانیکی و بر خلاف اثر پیزوالکتریک است. این اثر تنها باعث تغییر در مقاومت الکتریکی می گردد، نه در پتانسیل الکتریکی.

رساناهای سلولی که به صورت افزودنی فراوری می شوند، اجزای پیزومقاومتی مناسبی هستند، زیرا قابلیت تنظیم مکانیکی را ارائه می دهند و مسیرهای نفوذ قابل کنترل را فراهم می نمایند.

درهمین راستا محمد ابراهیم ایمانیان، مصطفی کاردان، فاطمه نصراللهی، علی ایمانیان، حسین منتظریان و وحید نصراللهی طی پژوهشی ساختارهای سلولی با مساحت سطح بالا را با معماری های مبتنی بر سطح دوره ای سه گانه (TPMS) مهندسی کردند تا واکنش پیزومقاومتی در گجت های پوشیدنی را خود طراحی و تنظیم نمایند.

برای این منظور آنها یک فرآیند ساخت ساده و مقرون به صرفه پیشنهاد کردند که در آن یک تکنیک چاپ سه بعدی مدل سازی رسوب ذوب شده برای ساخت ساختارهای سلولی پلی یورتان گرمانرم انعطاف پذیر (TPU) استفاده شد.

اتصال داخلی طرح های TPMS پوشش یک لایه ای گرافن پیوسته که روی سطوح داخلی TPU به وسیله فرآیند غوطه وری آسان را فعال می نماید. تاثیرات شکل منافذ بر مقاومت پیزو در چهار ساختار مختلف TPMS (یعنی اولیه، الماس، ژیروید و I-WP) آنالیز شد.

پس از آن خواص مکانیکی حسگرها به وسیله روش های تجربی و روش های محاسباتی با استفاده از تحلیل اجزا محدود مدل هایپرالاستیک Mooney-Rivlin ارزیابی شدند. در نهایت، محققان به این نتیجه رسیدند که ساختار اولیه ویژگی های پیزومقاومتی مناسبی را برای حس راه رفتن و ساختار الماس نتایج مطلوبی را برای نظارت بر تنفس ارائه می دهد.