طراحی دانشمندان ایرانی برای ساخت حسگر‌های ناظر بر فعالیت‌های بدن

به گزارش مجله خبری نگار،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 می‌شود، نه در پتانسیل الکتریکی.

رسانا‌های سلولی که به صورت افزودنی تولید می‌شوند، اجزای «پیزومقاومتی» مناسبی هستند، زیرا قابلیت تنظیم مکانیکی را ارائه می‌دهند و مسیر‌های نفوذ قابل کنترل را فراهم می‌کنند.

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 معماری‌های مبتنی بر سطح دوره‌ای سه‌گانه (TPMS) مهندسی کردند تا واکنش «پیزومقاومتی» در گجت‌های پوشیدنی را خود طراحی و تنظیم کنند.

برای این منظور آن‌ها یک فرآیند ساخت ساده و ارزان پیشنهاد کردند که در آن یک تکنیک چاپ سه بعدی مدل‌سازی رسوب ذوب شده برای ساخت ساختار‌های سلولی پلی یورتان گرمانرم انعطاف‌پذیر (TPU) استفاده شد.

اتصال داخلی طرح‌های TPMS پوشش یک لایه‌ای گرافن پیوسته که روی سطوح داخلی TPU از طریق فرآیند غوطه‌وری آسان را فعال می‌کند. تاثیرات شکل منافذ بر مقاومت پیزو در چهار ساختار مختلف TPMS (یعنی اولیه، الماس، ژیروید و I-WP) بررسی شد.

پس از آن خواص مکانیکی حسگر‌ها از طریق روش‌های تجربی و روش‌های محاسباتی با استفاده از تحلیل اجزا محدود مدل هایپرالاستیک Mooney-Rivlin ارزیابی شدند. در نهایت، محققان به این نتیجه رسیدند که ساختار اولیه ویژگی‌های «پیزومقاومتی» مناسبی را برای حس راه رفتن و ساختار الماس نتایج مطلوبی را برای نظارت بر تنفس ارائه می‌دهد.