Effect of Elasticity on Electrical Properties of Weft-Knitted Conductive Fabrics

• Autorzy: Han Xiaoxue , Miao Xuhong , Chen Xi , Niu Li , Wan Ailan

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.5042

Warianty tytułu

PL

Wpływ elastyczności na właściwości elektryczne dzianin przewodzących

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Because of softness and lightness, various flexible sensors have attracted extensive attention and been widely studied. Sensing mechanism of most wearable sensors is derived from an elastic substrate, such as fabric or polymer materials. Although the mechanical-electrical performance of several flexible sensors has been reported, including sensitivity, linearity hysteresis and repeatability, research on the effects of substrate elasticity on sensor capacity is scarce. In this paper, the impact of spandex content, washing and ironing processing on the elasticity of weft knitted sensors was investigated by the constant- extension test method. Afterwards, differences in sensing properties between diverse elastic sensors under single as well as repeated stretch were reported. The experimental results showed that spandex content does influence the elasticity of knitted fabric, which has a further great effect on sensing properties. A highly elastic sensor is capable of detecting large-scale human motions, while sensors with lower elasticity are opposite, which demonstrates that elastic sensors can be designed and chosen to meet the requirements of detecting and monitoring distinct human motions.

PL

Ze względu na swoją delikatność i lekkość czujniki elastyczne przyciągają uwagę i są często stosowane. Często opisywane jest działanie mechaniczno-elektryczne kilku elastycznych czujników, w tym czułość, histereza liniowości i powtarzalność, badania nad wpływem elastyczności podłoża na pojemność czujnika są dość rzadkie. W pracy zbadano wpływ zawartości spandex’u, obróbki prania i prasowania na sprężystość dzianin wątkowych metodą badania stałego rozciągania. Następnie odnotowano różnice we właściwościach wykrywania między różnymi czujnikami sprężystymi przy pojedynczym i powtarzanym rozciągnięciu. Wyniki eksperymentalne wykazały, że zawartość spandex’u wpływa na elastyczność dzianiny, co dodatkowo ma duży wpływ na właściwości wyczuwalne. Wyniki pokazały, że wysoce elastyczny czujnik jest w stanie lepiej wykrywać ruchy człowieka, niż czujniki o niższej elastyczności, co pokazuje, że czujniki elastyczne można zaprojektować i wybrać tak, aby spełniały wymagania wykrywania i monitorowania różnych ruchów człowieka.

Słowa kluczowe

EN

elasticity; weft knitted fabric; sensing performance; flexible sensors

PL

elastyczność; dzianina rządkowa; skuteczność wykrywania; elastyczne czujniki

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 29, no. 1 (145)
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Han Xiaoxue

• Jiangnan University, Ministry of Education, Engineering Research Center for Knitting Technology, Jiangsu 214122, China

autor

Miao Xuhong

• Jiangnan University, Ministry of Education, Engineering Research Center for Knitting Technology, Jiangsu 214122, China

autor

Chen Xi

• Jiangnan University, Ministry of Education, Engineering Research Center for Knitting Technology, Jiangsu 214122, China

autor

Niu Li

• Jiangnan University, Ministry of Education, Engineering Research Center for Knitting Technology, Jiangsu 214122, China

autor

Wan Ailan

• Jiangnan University, Ministry of Education, Engineering Research Center for Knitting Technology, Jiangsu 214122, China

Bibliografia

• 1. Lee H, Glasper MJ, Li X, et al. Preparation of Fabric Strain Sensor Based on Graphene for Human Motion Monitoring [J]. Journal of Materials Science, 2018.
• 2. Zheng W, Tao X, Zhu B, et al. Fabrication and Evaluation of a Notched Polymer Optical Fiber Fabric Strain Sensor and its Application in Human Respiration Monitoring [J]. Textile Research Journal 2014; 84(17): 1791-1802.
• 3. Åkerfeldt M, Lund A, Walkenström P. Textile Sensing Glove with Piezoelectric PVDF Fibers and Printed Electrodes of PEDOT: PSS [J]. Textile Research Journal 2015; 85(17): 1789-1799.
• 4. Park JJ, Hyun WJ, Mun SC, et al. Highly Stretchable and Wearable Graphene Strain Sensors with Controllable Sensitivity for Human Motion Monitoring[J]. ACS Applied Materials & Interfaces 2015; 7(11): 6317-6324.
• 5. Zhang X, Li G, Hu J, et al. Evaluation of Electromechanical Properties of Polypyrrole Conductive Fabrics for Human Body Upper Limb Motion Attitude Monitoring [J]. Chinese Journal of Biomedical Engineering 2015; 34(6): 670-676.
• 6. Tadesse M G, Mengistie D A, Chen Y, et al. Electrically Conductive Highly Elastic Polyamide/Lycra Fabric Treated with PEDOT: PSS and Polyurethane [J]. Journal of Materials Science, 2019.
• 7. Wang J. Electro-Mechanical Performance and Underwear Stress Test of Conductive Knitted Flexible Sensor [D]. Donghua University, 2013.
• 8. Choi KF, Lo TY. An Energy Model of Plain Knitted Fabric [J]. Textile Research Journal 2003; 73(8): 739-748.
• 9. Wu J. Structure and Mechanical Properties of Knitted Fabrics and their Effects on Garment Pressure [D]. Donghua University, 2012.
• 10. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. GB/T 18450-2001 Calculation method of main static performance indicators of sensors [S].
• 11. Chen L. Fatigue Testing Method for Elastic Knitted Fabrics [J]. Journal of Textile Research 2014; 35(12).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).