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华东师大研发可伸缩离子导电水凝胶传感器,可应用于人体运动监测中

2020-06-22 15:07 次阅读

由于其优异的灵活性和高灵敏度,可伸缩离子导电水凝胶传感器被认为是实时监测人体运动的最佳候选之一,作为可穿戴医疗检测电子设备。在人体运动检测中,离子导电水凝胶对其变形非常敏感。然而,目前报道的水凝胶由于疲劳,在多次重复拉伸循环后很难恢复最初的形状,导致反应迟钝和使用寿命下降。

本研究设计了一种超可拉伸、可恢复的离子导电水凝胶(双网络聚合物水凝胶(SA-Zn): ZnSO4/海藻酸钠/聚丙烯酰胺)作为人体运动检测的可伸缩传感器。SA-Zn水凝胶具有良好的拉伸能力(可拉伸4000%)和良好的形状自适应能力(恢复时间为20min)。自恢复50次后,水凝胶仍然保持了良好的柔韧性、稳定的自恢复能力和高导电性。更重要的是,该无线可穿戴可伸缩传感器(SA-Zn-W)与Wi-Fi发射器结合后,可将人体运动转化为视觉电信号,显示出其卓越的灵敏度、快速的响应、有效的识别能力和稳定的机电重复性。卓越的性能的SA-Zn-W为 有效地和远程检测人体运动提供了一个有前途的解决方案。

华东师大研发可伸缩离子导电水凝胶传感器,可应用于人体运动监测中

图1-SA-Zn水凝胶的结构。

华东师大研发可伸缩离子导电水凝胶传感器,可应用于人体运动监测中

图2-水凝胶机械性能以及动态机理阐释

SA–Zn水凝胶优秀的弹性可以归因于内在结构各种物理动态相互作用共同协同作用。当SA-Zn水凝胶长度从0%拉伸到200%时,拉伸应力随拉伸应变迅速增大,呈线性关系,呈现出明显的弹性变形。在0% ~ 200%的拉伸过程中,破坏了框架结构中的分子链纠缠,使分子链沿外力方向排列(图2c)。因此,拉伸过程呈现出较大的应力,但拉应变较小。当拉伸应变大于200%时,拉伸应力与应变仍保持良好的线性关系,但存在一定的滞后。相比之下,200%以下的拉伸应变范围较大,应力变化较小,主要是由于动态相互作用。再分子链取向之后,动态相互作用为提高拉伸应变 (图3 d)发挥重要作用。Zn(II)作为水凝胶框架中的桥梁,将不同的分子链连接在一起。在拉伸过程中,外力破坏了分子链之间的动态相互作用,并迅速在分子链之间重新重建,使其展开滑动,从而保持稳定的连接,有效地扩大了拉伸应变。

其优异的自恢复性能是由于水凝胶的动态相互作用和分子链的运动。当外力释放时,被拉伸的分子链收缩并自由缠绕在一起。一旦分离的分子链与Zn(II)接触在一起,断裂的动态相互作用很容易再次连接。然后,动态的相互作用不断连接和重建,重新组合水凝胶的框架结构,直到水凝胶恢复原来的形状。

华东师大研发可伸缩离子导电水凝胶传感器,可应用于人体运动监测中

图3-用于机械信号转换的SA-Zn-W水凝胶传感器应用

总之,本研究开发了一种具有超拉伸和快速自恢复特性的新型天然聚合物离子导电水凝胶。在SA框架结构的基础上,引入功能单体AA和AM构建双网络结构,增强了SA的力学性能,为离子迁移提供了更多的通道。动态相互作用对SA-Zn水凝胶的超拉伸和形状自旋能力起着重要作用。由于两性离子结构, 离子导电水凝胶 显示优秀的电化学性能与较宽的工作电压范围 (-2.5 V—2.5 V) 和稳定的导电性。由于其高导电性、良好的弹性和回复性能,利用SA-Zn水凝胶结合Wi-Fi电子设备作为无线可伸缩传感器监测人体运动,具有良好的灵敏度和同步性。特别是SA-Zn水凝胶在对人体连续运动的远程监测中通过测量RRC显示出惊人的跟踪和识别能力。因此,SA-Zn水凝胶可伸缩传感器在人体运动监测中显示出了潜力。

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FXTH870911DT1 NXP Semiconductors 功能安全解决方案

miconductors功能安全是一套综合系统解决方案,可加快产品上市,提高可扩展性。NXP正在向安全可靠的联网交通转型,使制造商能够应对辅助和自动驾驶、连接以及电气化挑战,开发出更加智能的解决方案。 NXP安全学院是一门在线课程,学习如何使用NXP安全产品和配套资料,简化您的ISO 26262合规,了解安全产品,加快产品上市。它针对不同技术专业知识水平提供四种不同培训路径,从而尽快开始设计安全关键型汽车应用...
发表于 10-26 18:06 8次 阅读
FXTH870911DT1 NXP Semiconductors 功能安全解决方案

10142032-01 TE Connectivity / Measurement Specialties TRICAN数字RH/T/P模块组合传感器

ement Specialties TRICAN数字RH/T/P模块组合传感器是专用的湿度、温度和压力传感器,性价比高,设计用于需要可靠和精确测量值的汽车和卡车应用。这些坚固的组合传感器具有温度和压力输出,优化用于实现快速响应并提供准确信息,适用于需要反复并长期处于高湿度和高温环境中的系统,如进气管道或燃料电池系统。信息提供为CAN总线上的数字输出。汽车级传感器具有高耐化学性、可定制的CAN框架以及-40°C至+105°C的工作温度范围。 特性 组合传感器:特定湿度、温度和压力 经过优化的设计,适用于高相对湿度和高温环境 数字输出,符合J1939、CAN2.0B标准或CAN2.0A 坚固耐用的汽车...
发表于 10-26 18:06 8次 阅读
10142032-01 TE Connectivity / Measurement Specialties TRICAN数字RH/T/P模块组合传感器

SE97BTP,547 NXP Semiconductors SE97B Temp Sensor with Onboard EEPROM

半导体SE97B温度传感器测量温度从-40°C到125ºC与JEDEC等级B±1°C最大精度在75°C和95°C临界区之间,并提供256字节的EEPROM内存通过I²C/SMBus通信。 NXP半导体SE97B温度传感器通常安装在DDR3双在线存储模块(DIMM)上,根据新的JEDEC(JC-42.4)移动平台存储模块温度传感器组件规范测量DRAM温度,并取代串行存在检测(SPD)。 带车载EEPROM的NXP半导体SE97B Temp传感器设计用于多种应用,包括DDR2和DDR3内存模块、笔记本电脑、PC、服务器、硬盘驱动器、PC外围设备和企业网络。 特性 JEDEC(JC-42.4)DIMM温度传感器加上256字节串行EEPROM,用于串行存在检测(SPD) 分布式多点应用中最佳操作的SDA开式排水输出设计 Shutdown current: 0.1 μA (typ.) and 5.0 μA (max.) 电源复位:1.8 V(典型值) 二线接口:I2C总线/SMBus兼容,0Hz至400kHz 内存警报响应地址和时间输出25ms至35ms(可编程) ESD放电保护超过2500V...
发表于 10-26 18:06 10次 阅读
SE97BTP,547 NXP Semiconductors SE97B Temp Sensor with Onboard EEPROM

GP2Y1010AU0F粉尘传感器的数据手册免费下载

[灰尘传感器GP2Y1010AU检出方法说明资料]的使用,是为了方便软件编程,并对检出方法进行了总结....
发表于 10-26 17:38 28次 阅读
GP2Y1010AU0F粉尘传感器的数据手册免费下载

LM95010是一种数字输出温度传感器

特点 电源电流0.5 mA(典型值)23 传感器路径总线 转换时间14至1456毫秒 温度范围−20至+125°C 电源电压+3.0至+3.6 V ...
发表于 10-26 17:27 101次 阅读
LM95010是一种数字输出温度传感器

智慧农业的概述和解决方法详细说明

智慧农业是充分应用现代信息技术成果, 集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S 技术、....
发表于 10-26 17:08 193次 阅读
智慧农业的概述和解决方法详细说明

什么是液位传感器?市面上的液位传感器有哪些?

液位传感器分为3大类,第一类为光电接触式液位传感器,需要碰触到液体才会感应触发输出信号。第二类为电容式非接触液位传感器(可...
发表于 10-24 15:28 0次 阅读
什么是液位传感器?市面上的液位传感器有哪些?

PCT2075GV/P110X NXP Semiconductors PCT2075数字温度传感器

miconductors PCT2075数字温度传感器是一款温度转数字转换器,作业温度范围介于-25ºC至+100ºC时,准确度为±1ºC。PCT2075传感器采用片上频带间隙温度传感器和Sigma-Delta模数转换技术,支持过热检测输出,可直接替换其他的LM75系列温度传感器。其典型应用包括系统热管理、个人电脑、电子设备和工业控制器。 PCT2075数字温度传感器提供小型8引脚(SO8、TSSOP8和HWSON8)与6引脚 (TSOP6) 两种封装类型,让设计更加灵活。 特性 与LM75系列引脚兼容,可直接替换 总线最多可...
发表于 10-23 20:06 18次 阅读
PCT2075GV/P110X NXP Semiconductors PCT2075数字温度传感器

MAXREFDES131 Maxim Integrated MAXREFDES131 评估套件

Integrated MAXREFDES131# 评估套件采用 Grid-EYE® 传感器,实现存在感测、人数统计和手势,同时可沿着 1-Wire 总线连接到 100 米。 MAXREFDES131# 采用 Panasonic AMG8833 Grid-EYE® 和 Maxim 1-Wire® 总线,通过 DS28E17 实现。 该板具有 RJ-11 连接器和方便的安装孔,用于快速评估和实施。 用于连接 MAXREFDES131# 的示例源代码可用于 ARM® mbed™ 和 Arduino® 平台。 这种设计可方便地与硬件 1-Wire 扩展板 MAXREFDES132# 共同使用。 演示 GUI 最多允许 10 个菊花链 MAXREFDES131# Panasonic Grid-Eye® 传感器的视觉反馈。 特性 扩充域,扩展范围 把…弄紧密,把…弄结实变紧密,变结实简洁的,(文体等)紧凑的(物质)致密的,(体格)结实的 保电睡眠模式 [经] 本轻利厚,成本效果 1-线网 灵活的位置 睡眠模式 示例源代码 演示GUI ...
发表于 10-23 20:06 8次 阅读
MAXREFDES131 Maxim Integrated MAXREFDES131 评估套件

MAX32664GWEB+T MaximIntegratedMAX32664超低功耗生物识别传感器集线器

Integrated MAX32664超低功耗生物识别传感器集线器采用面向可穿戴设备的嵌入式固件和算法,可无缝实现客户所需的传感器功能。这些功能包括与Maxim光学传感器解决方案进行通信以及向外界提供原始或计算数据。这是在持续检查整体系统功耗的情况下实现的。 MAX32664版本A支持MAX30101和MAX30102传感器,适用于基于手指的可穿戴健康应用。此外,还具有用于与传感器通信的主机I2C接口。 MAX32664版本B支持MAX86140和MAX86141传感器,适用于基于腕带的应用。此外,还具有用于与传感器...
发表于 10-23 19:06 6次 阅读
MAX32664GWEB+T MaximIntegratedMAX32664超低功耗生物识别传感器集线器

ICM-20948 TDKInvenSenseICM209489轴MEMSMotionTracking器件

venSense ICM-20948 9轴MEMS MotionTracking™器件是一款多芯片模块 (MCM),在小型3mm x 3mm x 1mm QFN封装中集成了两个裸片。其中一个裸片设有3轴陀螺仪、3轴加速度计以及Digital Motion Processor™ (DMP)。另一个裸片中含有Asahi Kasei Microdevices Corporation的AK09916 3轴磁力计。 陀螺仪的可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps。加速度计的用户可编程加速度计满量程范围为±2g、±4g、±8g和±16g。两款传感器的初始灵敏度均经过工厂校准,因此降低了生产线校&#...
发表于 10-23 16:06 18次 阅读
ICM-20948 TDKInvenSenseICM209489轴MEMSMotionTracking器件

MAX30102EFD+T Maxim Integrated MAX30102脉搏血氧仪和心率传感器

MAX30102传感器是一款集成脉搏血氧仪和心率监测器模块。MAX30102 包括内部 LED、光电探测器、光学元件以及低噪声电子元件,具有环境光反射特征。该高灵敏度器件由 1.8V 单电源供电,其内部 LED 由独立的 5.0V 电源供电。通过标准的 IC 兼容接口进行通信。该传感器可通过软件来关断电源,待机模式下的电流消耗量几乎为零,因而可以始终保持电源轨连接。 特性 LED反射解决方案中的心率监测器和脉搏血氧仪传感器 微型5.6mm×3.3mm×1.55mm 14引脚光学模块 一体式保护玻璃,用于提供最佳、稳健性能 适用于移动设备的超低功耗操作 ...
发表于 10-23 16:06 6次 阅读
MAX30102EFD+T Maxim Integrated MAX30102脉搏血氧仪和心率传感器

SKH-250-4 TE Connectivity SKH拉绳位移传感器

nectivity SKH拉绳位移传感器具有IP67防护等级,设计紧凑,可提供CANOpen输出信号。SKH传感器采用简单易用的结构,提供用户可选的4mA至20mA范围或0VDC至10V输出信号选项。CANOpen技术提供125K、250K、500K和1M波特率选项以及50ms数据速率。TE SKH拉绳位移传感器有250英寸和400英寸行程范围可供选择。 规范 SKH传感器规格 10VDC至36VDC输入电压 12位分辨率 100mA输入电流 最大拉绳速度:60英寸/秒 寿命周期:≥250,000 IP67防护等级 工作温度范围:-40°C至+85°C CANOpen规格 125K、250K、500K和1M波特率...
发表于 10-23 15:06 4次 阅读
SKH-250-4 TE Connectivity SKH拉绳位移传感器

【开源资料】基于Arduino和红外传感器的汽车速度检测器

基于Arduino和红外传感器的汽车速度检测器项目的工作非常简单。 Arduino不断从红外传感器读取输入。 当在设置前移动的汽车到...
发表于 10-23 13:59 909次 阅读
【开源资料】基于Arduino和红外传感器的汽车速度检测器

未来传感器的有什么创新

        各位工程师们拓宽思路,打开想象力。在未来,传感器这条路会有何不同呢?会和理想的传感...
发表于 10-23 13:46 16次 阅读
未来传感器的有什么创新

有哪些新兴传感器

来源:互联网         近年来,随着智能物联的突飞猛进的发展中,引领了很多新兴产业。同时,更...
发表于 10-23 06:36 0次 阅读
有哪些新兴传感器

如何解决电子设备对外辐射干扰

来源:互联网         我们常说的EMC问题,无非是解决电子设备对外辐射干扰,或者如何防止设...
发表于 10-23 06:13 0次 阅读
如何解决电子设备对外辐射干扰

身为工程师需要了解的模拟积分器电路!

在电子世界走向数字化之前,基于微分方程求解的控制系统使用模拟计算来解方程。因此,模拟计算机相当普遍,因为几乎所有微分方程...
发表于 10-22 09:51 331次 阅读
身为工程师需要了解的模拟积分器电路!

用于智慧路灯的传感器

一款用于智慧路灯的动态倾角传感器
发表于 10-21 13:58 101次 阅读
用于智慧路灯的传感器

关于人体微距感应?

1.请大神推荐芯片。 2.要求感应距离在3CM以内,实现开关控制。 3.外围电路简单,价格亲民。 ...
发表于 10-19 16:25 180次 阅读
关于人体微距感应?

PLC与传感器怎么接线?(2)

外部输入元件 1、无源干接点(按钮开关、行程开关、舌簧磁性开关、继电器触点等) 无源干接点比较简单,接线容易。不存在电源的极...
发表于 10-16 07:49 303次 阅读
PLC与传感器怎么接线?(2)

STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

用户界面(GUI),用于Windows平台 提供的GUI的源代码,C#语言 使用STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板兼容 为寄存器配置和输出数据管理的示例代码 在的Unico精简版图形用户界面(GUI)是一个完整的评估软件包提供的C#源代码示出了如何管理从通用MEMS传感器的传感器数据流(诸如加速度计,陀螺仪,磁力和压力传感器)连接到STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板。
发表于 05-20 11:05 44次 阅读
STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

发表于 05-20 11:05 57次 阅读
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 80次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!