سنسور فشار پیزو مقاومتی انعطاف‌پذیر با حساسیت بالا با استفاده از غشای نانوکامپوزیت PDMS/MWNTS تقویت‌شده با ایزوپروپانول برای تشخیص ضربان
مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :
چکیده
سنسورهای فشار انعطاف‌پذیر با حساسیت بالا و خطی بودن خوب برای برآوردن نیازهای تشخیص بلند مدت و دقیق، برای تشخیص ضربان تقاضای بالایی دارند. در این پژوهش، یک سنسور فشار غشایی کامپوزیتی با استفاده از پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان(PDMS) و نانولوله‌های کربنی چند جداره (MWNTS) تقویت‌شده با ایزوپروپانول که از طریق مخلوط نمودن محلول و یک قالب چاپ سه‌بعدی خودساخته پیشنهاد میشود. دستگاه دوپ‌شده با ایزوپروپانول دارای حساسیت و خطی بودن بالاتری نسبت به ساخت مسیرهای رسانای اضافی میباشد. شرایط بهینه برای تحقق یک حسگر فشار با کارایی بالا، نسبت جرمی نانولوله کربنی چند جداره 7% و ضخامت غشای کامپوزیتی 490 است. غشاء حساسیت خطی بالایی به مقدار-57.07 k و ضریب همبستگی تطابق خطی %98.78 در محدوده فشار 0.13 را دارا است، که متناظر با تشخیص ضربان میباشد. واضح است که این دستگاه پتانسیل بالایی برای کاربرد در تشخیص ضربان دارد.
نتیجه‌گیری
به طور خلاصه در این پژوهش، یک سنسور فشار مقاومتی کم‌هزینه تقویت‌شده با ایزوپروپانول با حساسیت و خطی بودن بالا در محدوده تشخیص ضربان بر اساس ساختاری ساده توسعه داده شده است. این دستگاه از فویل مس رسانای خود برش و ماده کامپوزیتی MWNTS/PDMS با ایزوپروپانول تهیه شده، با مخلوط نمودن محلول و یک قالب چاپ سه‌بعدی خودساخته به عنوان ماده کامپوزیت رسانای برتر تشکیل میشود. ایزوپروپانول می‌تواند به خوبی پراکندگی نانولوله‌های کربنی در غشای کامپوزیت را برای به دست آوردن یک حسگر فشار انعطاف‌پذیر با عملکرد بالا و خطی بودن خوب ارتقا دهد. تأثیر ساختار الکترود، غلظت پر شدن MWNTS و ضخامت غشای مرکب را بر عملکرد سنجش دستگاه مورد مطالعه قرار گرفت. داده‌های تجربی نشان می‌دهد که سنسور فشار انعطاف‌پذیر با ایزوپروپانول تهیه‌شده در شرایط بهینه از حساسیت و خطی بودن بسیار بالایی در محدوده تشخیص ضربان برخوردار است که نشان دهنده کاربردهای بالقوه فوق‌العاده آن در تشخیص ضربان میباشد. سنسور فشار مقاومتی انعطاف‌پذیر بهینه شده حساسیت خطی بالای -57.07 k و ضریب همبستگی خطی بالای 98.78% را در محدوده فشار نشان می‌دهد. این پارامترها را می‌توان بیشتر برای دستیابی به دستگاه‌های حساس‌تر بهینه نمود. حسگرهایی که در این پژوهش گزارش می‌شوند برای تشخیص ضربان بسیار امیدوارکننده هستند. بنابراین، این حسگرها برای دستیابی به اندازه‌گیری چند نقطه‌ای در یک ماتریس گسترش می‌یابند و با هوش مصنوعی ترکیب می‌شوند تا در آینده به تجزیه‌و‌تحلیل و پردازش سیگنال ضربان دست یابند. با بهینه‌سازی و یکپارچه‌سازی این حسگرها، می‌توان از آن‌ها به طور گسترده در دستگاه‌های پوشیدنی، پوست‌های الکترونیکی و پروتزهای پزشکی استفاده نمود.
دانلود:سنسور فشار پیزومقاومتی انعطاف‌پذیر با حساسیت بالا با استفاده از غشای نانوکامپوزیت
Reference
Long, Z., Liu, X., Xu, J., Huang, Y., & Wang, Z. (2022). High-Sensitivity Flexible Piezoresistive Pressure Sensor Using PDMS/MWNTS Nanocomposite Membrane Reinforced with Isopropanol for Pulse Detection. Sensors, 22(13), 4765.
https://doi.org/10.3390/s22134765
ترجمه و ویرایش: جواد برزوئی
