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Comportamiento Mecánico de un Sensor Capacitivo de Gran Deformación con Compuesto de Titanato de Bario y Ecoflex Utilizado para Detectar el Movimiento Humano

Autores: Cholleti, Eshwar Reddy; Stringer, Jonathan; Kelly, Piaras; Bowen, Chris; Aw, Kean

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Comportamiento Mecánico de un Sensor Capacitivo de Gran Deformación con Compuesto de Titanato de Bario y Ecoflex Utilizado para Detectar el Movimiento Humano


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Efecto
Tasa de deformación
Señal de salida
Sensor IDC
Compuesto
BTO-Ecoflex

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, se estudia el efecto de la tasa de deformación en la señal de salida de sensores de deformación capacitivos interdigitados (IDC) altamente extensibles. Se sometieron sensores IDC fabricados con Ecoflex puro y un compuesto basado en un 40% en peso de titanio de bario (BTO) de 200 nm disperso en un elastómero de silicona (Ecoflex 00-30) a 1000 ciclos de estiramiento y relajación para estudiar el efecto de las condiciones de carga dinámica en la señal de salida del sensor IDC. Se observó que la tasa de deformación no tiene efecto en la señal de salida del sensor IDC. Para estudiar el comportamiento elástico no lineal de Ecoflex puro y compuestos basados en un 10, 20, 30 y 40% en peso de relleno de BTO de 200 nm disperso en un elastómero de silicona, realizamos pruebas de tracción uniaxial hasta la rotura a tasas de deformación de ~5, ~50 y ~500 mm/min. Se utilizó un modelo de segundo orden de Ogden para ajustar los datos de la prueba de tracción uniaxial y entender la no linealidad en las respuestas de tensión-deformación del compuesto BTO-Ecoflex a diferentes tasas de deformación. La disminución de los parámetros de Ogden indica la disminución de la no linealidad de la respuesta de tensión-deformación del compuesto con un aumento en la carga de relleno. Se realizó un análisis de microscopía electrónica de barrido en el Ecoflex puro fracturado por criogenia y en compuestos de BTO-Ecoflex de 10, 20, 30 y 40% en peso, donde se encontró que el BTO de 200 nm está más uniformemente distribuido en Ecoflex a niveles más altos de carga de relleno (40% en peso de BTO de 200 nm). Por lo tanto, se fabricó un sensor IDC basado en un compuesto de BTO-Ecoflex de 40% en peso y se montó en una manga elástica para codos con electrónica de soporte, funcionando con éxito como un sensor flexible, confiable y robusto, demostrando su aplicación para medir el ángulo de flexión de un codo en movimientos lentos y rápidos del brazo. Se observó una relación lineal con respecto al ángulo de flexión del codo entre la señal de salida del sensor IDC bajo una deformación del 50% y la deflexión del codo de la mano, lo que indica su potencial como sensor extensible, flexible y portátil.

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