日本語AIでPubMedを検索
伸縮性に優れたシースコア糸を用いた多機能ウェアラブル電子機器の開発
Highly Stretchable Sheath-Core Yarns for Multifunctional Wearable Electronics.
PMID: 32517469 DOI: 10.1021/acsami.0c08840.
抄録
人の動きを検出してウェアラブルに応用するためには、ひずみセンシングとエネルギー貯蔵機能を同時に集積した柔軟な電子デバイスが望まれている。本論文では、ポリピロール（PPy）を蒸着した綿/カーボンナノチューブ鞘芯糸を作製し、多機能な伸縮性のあるウェアラブル電子機器の実現を目指した。走査型電子顕微鏡とフーリエ変換赤外分光法を用いて、作製した鞘芯糸のミクロな構造と形態を調べた。また、機械的な実験を行ったところ、独特のバネのような構造を持つため、優れた伸縮性を示すことがわかった。鞘芯糸は、0〜350%の超高ひずみ検出範囲と優れた安定性を示し、ウェアラブルなひずみセンサとして使用できることを実証した。これにより、人の微妙な動きから大きな動きまで、様々な条件下で高感度なリアルタイムモニタリングが可能となります。さらに、シースコア糸の電気化学的性能をサイクリックボルタンメトリー、ガルバノ静電放電、電気化学インピーダンス分光法により評価した。測定された面内容量は、1mV/sの走査速度で761.2mF/cmであった。紡糸技術の方法は、将来のウェアラブル電子デバイスの応用において、CNTとPPyの新たな利用につながる可能性がある。
Flexible electronic devices with strain sensing and energy storage functions integrated simultaneously are urgently desirable to detect human motions for potential wearable applications. This paper reports the fabrication of a cotton/carbon nanotube sheath-core yarn deposited with polypyrrole (PPy) for highly multifunctional stretchable wearable electronics. The microscopic structure and morphology of the prepared sheath-core yarn were characterized by scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectrometry. A mechanical experiment demonstrated its excellent stretchable capacity because of its unique spring-like structure. We demonstrate that the sheath-core yarn can be used as wearable strain sensors, exhibiting an ultrahigh strain sensing range (0-350%) and excellent stability. The sheath-core yarn can be used in highly sensitive real time monitoring toward both subtle and large human motions under different conditions. Furthermore, the electrochemical performance of the sheath-core yarn was characterized by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy. The measured areal capacitance was 761.2 mF/cm at the scanning rate of 1 mV/s. The method of spinning technology may lead to new exploitation of CNTs and PPy in future wearable electronic device applications.