Stretchable Power-Generating Sensor Array in Textile Structure Using Piezoelectric Functional Threads with Hemispherical Dome Structures

Kim Kihong; Yun Kwang-Seok

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Stretchable Power-Generating Sensor Array in Textile Structure Using Piezoelectric Functional Threads with Hemispherical Dome Structures

机译：使用具有半球形圆顶结构的压电功能线的纺织品结构中的可伸缩发电传感器阵列

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This paper presents a power-generating sensor array in a flexible and stretchable form. The proposed device is composed of a woven structure that provides various features, including a capacitive tactile sensor, piezoresistive strain sensor, triboelectric energy harvester, and piezoelectric energy harvester. The device is implemented in a textile structure using functional threads implemented with lead zirconate, carbon nanotube, polydimethylsiloxane, and silver nanowire (Ag NW). A stretching force can be detected by measuring the resistance change in the Ag NW composite layer on each thread. Further, the magnitude and location of the vertical force can be detected by measuring the capacitance variation on each capacitive cell that is formed by the gap between two Ag NW layers at the crossing points of each weft and warp thread. For the energy harvesters, the maximum power was measured as 108 mu W at 3 M omega from the triboelectric energy harvesting when the device was pushed in the vertical direction. When a stretching force was applied, a maximum of 60.3 mu W at 1 M omega was measured from the piezoelectric energy harvester.

机译：本文提出了一种可伸缩形式的发电传感器阵列。所提出的设备由提供各种功能的编织结构组成，包括电容式触觉传感器，压阻应变传感器，摩擦电能量收集器和压电能量收集器。该装置使用功能线以纺织结构实现，功能线由锆酸铅，碳纳米管，聚二甲基硅氧烷和银纳米线（Ag NW）实现。可以通过测量每条线上的Ag NW复合层中的电阻变化来检测拉伸力。此外，可以通过测量每个电容单元上的电容变化来检测垂直力的大小和位置，该电容变化是由两个Ag NW层在每个纬纱和经纱的交点处的间隙形成的。对于能量收集器，当沿垂直方向推动设备时，从摩擦电能收集起，在3 MΩ处测得的最大功率为108μW。当施加拉伸力时，从压电能量收集器测得在1 MΩ时最大为60.3μW。

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来源
《International Journal Precision Engineering Manufacturing-Green Technology》 |2019年第4期|699-710|共12页
作者
Kim Kihong; Yun Kwang-Seok;
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作者单位

Sogang Univ, Dept Elect Engn, 35 Baekbeom Ro, Seoul 04107, South Korea;

Sogang Univ, Dept Elect Engn, 35 Baekbeom Ro, Seoul 04107, South Korea;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Piezoelectric; Strain sensor; Tactile sensor; Triboelectric; Woven structure;

机译：压电;应变传感器;触觉传感器;摩擦电;编织结构;

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