PDMS-ZnO柔性压电复合材料用于肌肉活性的测量

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:01
文章英文标题
PDMS–ZnO flexible piezoelectric composites for measurement of muscle activity
正文
肌肉活动的测量对于肌肉健康监测、生物力学研究、假肢研制等具有重要意义。本文描述了一种柔性压电复合材料作为测量肌肉活动的传感元件。所研制的压电材料是聚二甲基硅氧烷和氧化锌的复合材料,以单层和双层构型存在。为了测试弯曲模式下的压电性能,在悬臂梁装置上附加了一个复合贴片。当ZnO质量分数为30 %时,复合材料由于振动悬臂梁产生的峰值正弦电压最高( 1.5 V )。在轴向测试中,ZnO含量为30 wt %的复合材料单层结构在冲击载荷作用下的输出电压峰值最大( 0.9 V )。由双层复合贴片组成的传感器被包裹在特定的肌肉上以测量其活性。测量传感器输出电压的变化以增加负载,然后映射到用硬度计测量的肌肉弹性模量的相应值。肱二头肌和卡皮屈肌活动测量的灵敏度分别为3.826和1.245 V MPa-1。
文章内容(英文)
Measurement of muscle activity is important for muscle health monitoring, biomechanics studies, developing prosthesis, etc. This article describes a flexible piezoelectric composite material as a sensing element for measuring muscle activity. The developed piezoelectric material is a composite of polydimethylsiloxane and zinc oxide, and exists in monolayer and bilayer configurations. To test the piezoelectric properties in bending mode, a composite patch is attached to a cantilever beam setup. Peak sinusoidal voltage generated from the composite material due to the vibrating cantilever is found to be highest (1.5 V) for bilayer configuration with 30 wt% ZnO. For testing in axial mode, the peak output voltage from the material due to an impulse load is maximum (0.9 V) for the monolayer configuration of the composite with 30 wt% ZnO. The sensor consisting of a bilayer composite patch is wrapped around a specific muscle to measure its activity. The change in output voltage from the sensor is measured for increasing load and is then mapped to the corresponding value of elastic modulus of the muscle measured using a durometer. The sensitivity of the muscle activity measurement for biceps brachii and flexor carpi is found to be 3.826 and 1.245 V MPa−1, respectively.
来源出处
Journal|[J]Bulletin of Materials ScienceVolume 43, Issue 1. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1007/S12034-020-02202-7

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