Compuesto piezoeléctrico flexible sin plomo BaSrSnTiO/PDMS para el monitoreo de movimiento humano autoalimentado
Autores: Deng, Lin; Deng, Weili; Yang, Tao; Tian, Guo; Jin, Long; Zhang, Hongrui; Lan, Boling; Wang, Shenglong; Ao, Yong; Wu, Bo; Yang, Weiqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Compuesto piezoeléctrico flexible sin plomo BaSrSnTiO/PDMS para el monitoreo de movimiento humano autoalimentado
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Cerámicas piezoeléctricas
Flexibles
Nanogeneradores
Sensibilidad
Monitoreo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La electrónica portátil piezoeléctrica, que puede detectar presión externa, ha atraído una atención generalizada. Sin embargo, la mejora del rendimiento de acoplamiento electromecánico sigue siendo un gran desafío. Aquí, se prepara una nueva solución sólida de BaSrSnTiO ( = 0.00~0.08) para explorar cerámicas piezoeléctricas de alto rendimiento y sin plomo. La coexistencia de la fase romboédrica, la fase ortorrómbica y la fase tetragonal se determina en una cerámica con = 0.06, mostrando un rendimiento eléctrico mejorado con un coeficiente piezoeléctrico de ~650 pC/N. Además, BaSrSnTiO (BSST) se mezcla con PDMS para preparar nanogeneradores piezoeléctricos flexibles (PENGs) y se explora su rendimiento. Los efectos de la concentración y distribución de partículas inorgánicas en la salida piezoeléctrica del compuesto se analizan sistemáticamente mediante pruebas experimentales y simulaciones computacionales. Como resultado, el óptimo y del PENG (40 wt%) pueden alcanzar 3.05 V y 44.5 nA, respectivamente, a 138.89 kPa, y la sensibilidad óptima del dispositivo es de hasta 21.09 mV/kPa. Debido a la flexibilidad del dispositivo, el PENG preparado puede ser adherido a la superficie de la piel humana como un sensor para monitorear movimientos vitales del cuello, dedos, codos, columna vertebral, rodillas y pies de las personas, advirtiendo así sobre comportamientos peligrosos o posturas incorrectas y proporcionando apoyo para la rehabilitación deportiva.
Descripción
La electrónica portátil piezoeléctrica, que puede detectar presión externa, ha atraído una atención generalizada. Sin embargo, la mejora del rendimiento de acoplamiento electromecánico sigue siendo un gran desafío. Aquí, se prepara una nueva solución sólida de BaSrSnTiO ( = 0.00~0.08) para explorar cerámicas piezoeléctricas de alto rendimiento y sin plomo. La coexistencia de la fase romboédrica, la fase ortorrómbica y la fase tetragonal se determina en una cerámica con = 0.06, mostrando un rendimiento eléctrico mejorado con un coeficiente piezoeléctrico de ~650 pC/N. Además, BaSrSnTiO (BSST) se mezcla con PDMS para preparar nanogeneradores piezoeléctricos flexibles (PENGs) y se explora su rendimiento. Los efectos de la concentración y distribución de partículas inorgánicas en la salida piezoeléctrica del compuesto se analizan sistemáticamente mediante pruebas experimentales y simulaciones computacionales. Como resultado, el óptimo y del PENG (40 wt%) pueden alcanzar 3.05 V y 44.5 nA, respectivamente, a 138.89 kPa, y la sensibilidad óptima del dispositivo es de hasta 21.09 mV/kPa. Debido a la flexibilidad del dispositivo, el PENG preparado puede ser adherido a la superficie de la piel humana como un sensor para monitorear movimientos vitales del cuello, dedos, codos, columna vertebral, rodillas y pies de las personas, advirtiendo así sobre comportamientos peligrosos o posturas incorrectas y proporcionando apoyo para la rehabilitación deportiva.