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J-GLOBAL ID：201902287516455508   整理番号：19A2293392

伸縮性歪センサの感度を高めるためのエラストマ基板の不均一歪分布【JST・京大機械翻訳】

Heterogeneous Strain Distribution of Elastomer Substrates To Enhance the Sensitivity of Stretchable Strain Sensors

著者 (4件)： Jiang Ying (Innovative Centre for Flexible Devices (iFLEX), School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore) ,  Liu Zhiyuan (Innovative Centre for Flexible Devices (iFLEX), School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore) ,  Wang Changxian (Innovative Centre for Flexible Devices (iFLEX), School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore) ,  Chen Xiaodong (Innovative Centre for Flexible Devices (iFLEX), School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore)
資料名： Accounts of Chemical Research  (Accounts of Chemical Research)
巻： 52  号： 1  ページ： 82-90  発行年： 2019年 
JST資料番号： B0966A  ISSN： 0001-4842  CODEN： ACHRE4  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 機械的刺激を電気信号に変換する伸縮性歪センサは,生物学的システムにおける普遍的で健康に関連した歪により,摩耗可能なバイオエレクトロニクスの成長を大きく燃料化する。剛性のある従来の歪センサと対照的に,伸縮性歪センサは,適合性と伸縮性の利点を示し,エレクトロニクスと人体の間の機械的不整合を解決する。しかし,伸縮性歪センサの大きな挑戦は,高感度を達成することにあり,それは信号忠実度とコスト考慮の両方に必要である。この感度課題を解決するための最近の進歩は,材料最適化に焦点を当てており,人工的または天然材料の無数の中で,導電性活性材料とエラストマ基板の最適組合せの探索が行われている。しかし,50より大きいゲージ因子による高感度は,特に大歪領域内では,大きな課題となっている。ここでは,伸縮性歪センサの感度を著しく向上させる強力な戦略として,エラストマ基板の不均一歪分布を提示した。この戦略の理論的基礎は,材料の電気と力学におけるオームの法則に基づいて数学的に証明される。最初に,感度増強の程度は,不均一歪センサの抵抗試験セグメントにおける局所歪によって決定されることを証明した。次に,局所歪は断面積やYoung率などの材料特性によって定量的に決定されることを証明した。したがって,不均一歪センサにおいて高感度を達成するための必要十分条件は,抵抗試験セグメントにおけるYoung率逆数または断面面積逆数が平均値より大きいことである。これは,不均一歪分布を通して高感度を達成するための理論的設計指針を提供する。このガイドラインに基づいて,拡張可能な歪センサにおける異質性誘起感度改善の具体的事例を系統的に要約し,次元を増加させた。一次元不均一歪センサの典型的な例は,マイクロビーズを有する構造化繊維であり,そこでは,繊維軸に沿った様々な断面領域が不均一歪と感度改善をもたらす。薄膜の形での二次元不均一センサは,厚さ勾配センサとオーセチックな機械的メタ材料センサを含んでいる。前者は自己ピン止め法により不均一な断面領域を示し,後者は歪方向と振幅の両方で不均一性を示し,感度の24倍の改善をもたらした。三次元歪センサは,面外力検出用の合理的に構造化されたセンサと電子ホイスカ中の非対称活性材料を含んでいる。これらの不均一歪センサにおける結果としての増強された感度は,連続的な健康監視,生物医学的診断,および置換補綴のような応用に有益であり,検出精度の向上とデバイスコストの低下を利用している。最後に,不均一性を達成するための拡張方法論を含む不均一歪分布の利用における可能な将来の研究について議論し,伸長可能な電極に対する抑制歪,長期応用に対する繰返し耐久性,および多機能システムレベル統合を採用した。感度を向上させるための不均一歪分布を用いるこの戦略は,実用的および理論的要求の両方に対する伸縮性歪センサの開発を強く促進できると信じる。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 適応性 ,  二次元 ,  剛性 ,  高感度 ,  薄膜 ,  *センサ ,  *歪分布 ,  最適化 ,  三次元 ,  導電性 ,  診断 ,  電子技術 ,  不均一性
準シソーラス用語： *エラストマ ,  *歪センサ , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (2件)： 分析機器  (CC02020S) ,  分子化合物  (CE02000C)

タイトルに関連する用語 (6件)： 伸縮性 ,  歪センサ ,  感度 ,  エラストマ ,  不均一 ,  歪分布