Comparison of Textile Resistive Humidity Sensors Made by Sputtering, Printing and Embroidery Techniques

• Autorzy: Frydrysiak Michał

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.2391

Warianty tytułu

PL

Tekstylny rezystancyjny czujnik wilgotności wykonany techniką napylania, drukowania i haftowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents various constructions of flexible textile humidity resistive sensor prototypes which can be used in textronic clothing applications and can be easily integrated with fabric. They can be also used as sensors applied to sheets in hospitals and nursing homes, as well as in special medical clothing, especially for protecting elderly people. The author describes a method of manufacturing such sensors by three different techniques, such as embroidery, printing and sputtering (PVD). Also presented are electrical properties of the textile sensors under various environmental conditions. The resistance of the sensors was studied in a wide range of humidity, from 30 to 90%, and at temperatures of 30 °C and 40 °C. The author then chose the right type of textile substrate on which the sensors should be made. A microscopic examination of the upper electroconductive layer of the prototype sensors was also conducted. These novel methods of sensor creation for humidity measurement on flexible textile substrates and their comparison could be used for clothing functionalisation.

PL

W artykule przedstawiono różne konstrukcje elastycznych, rezystancyjnych czujników wilgotności, które można wykorzystać w aplikacjach tekstronicznych. Przedstawione sensory cechuje łatwość integracji z wyrobami odzieżowymi. Badane czujniki mogą być stosowane w aplikacjach szpitalnych, domach opieki, a także jako czujniki w specjalnej odzieży medycznej, przeznaczonej w szczególności do ochrony osób starszych. Autor opisał metodę produkcji takich czujników za pomocą trzech różnych technik, takich jak haftowanie, drukowanie i napylanie (PVD). Przedstawił także charakterystyki czujników tekstylnych, zmian rezystancji w funkcji wilgotności, w różnych warunkach otoczenia. Parametry czujników badano w szerokim zakresie wilgotności: 30-90% oraz w temperaturach: 30-40 °C. Autor wybrał dwa rodzaje podłoża tekstylnego, na którym wykonane są czujniki, które według niego będą odpowiednie do zastosowań w tekstronicznych aplikacji odzieżowych. Przedstawił również zdjęcia mikroskopowe warstw elektroprzewodzących prototypowych czujników, badania zmian wilgotności w warunkach laboratoryjnych na stanowisku testowym oraz warstwie pododzieżowej na ochotnikach podczas kontrolowanej próby wysiłkowej.

Słowa kluczowe

EN

textile; sensor; humidity; intelligent material; PVD process; printing process; embroidery

PL

tekstylia; czujnik; wilgotność; materiał inteligentny; proces PVD; proces drukowania; haftowanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 28, no. 5 (143)
• Strony: 91--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Frydrysiak Michał

• Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• 1. Ahn H Y, Kim JG, Gong M S. Preparation of Flexible Resistive Humidity Sensors with Different Electrode Gaps by Screen Printing and Their Humidity-Sensing Properties. Macromolecular Research 2012: 20, 2: 174-180.
• 2. In Lim D, Cha J-R, Gong M-S. Preparation of Flexible Resistive Micro-Humidity Sensors and Their Humidity-Sensing Propertie. Sensors and Actuators B 2013; 183: 574-582.
• 3. Nanjunda Shivananju B, Yamdagni S, Fazuldeen R, Koyilothu Sarin Kumar A, Purushotham Nithin S, Varma MM, Asokan S. Highly Sensitive Carbon Nanotubes Coated Etched Fiber Bragg Grating Sensor for Humidity Sensing. IEEE Sensors Journal 2014; 14, 8.
• 4. Mattana G, Kinkeldei T, Leuenberger D, Ataman C, Ruan JJ, Molina-Lopez F, Vásquez Quintero A, Nisato G, Tröster G, Briand D, Rooij N F. Woven Temperature and Humidity Sensors on Flexible Plastic Substrates for E-Textile Applications. IEEE Sensors Journal 2013; 13, 10.
• 5. Weremczuk J, Tarapata G, Jachowicz R. Humidity Sensor Printed on Textile with The use of Ink-Jet Technology. Procedia Engineering 2012; 47: 1366-1369.
• 6. Frydrysiak M, Zięba J, Tęsiorowski Ł, Tokarska M. Analysis of Electroconductive Properties of Textile Materials for Use as Electrodes. Tekstil 2013; 62,7-8: 295-301.
• 7. Pawlak R, Korzeniewska E, Frydrysiak M, et al. Using Vacuum Deposition Technology for the Manufacturing of Electro-Conductive Layers on the Surface of Textiles. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2012; 20, 2(91): 68-72.
• 8. Oprea A, Courbat J, Bârsan N, Briand D, Rooij NF, Weimar U. Temperature, Humidity and Gas Sensors Integrated on Plastic Foil For Low Power Applications. Sensor Actuat B-Chem 2009; 140: 227-232.
• 9. Chen Z, Lu C. Humidity Sensors: A Review of Materials and Mechanisms. Sensor Letters 2005; 3: 274-295.
• 10. Vaseem M, Lee KM, Hong AR, Hahn YB. Inkjet Printed Fractal-Connected Electrodes with Silver Nanoparticle Ink. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012; 4: 3300-3307.
• 11. Frydrysiak M, Korzeniewska E, Tęsiorowski Ł. The Textile Resistive Humidity Sensor Manufacturing via (PVD) Sputtering Method. Sensor Letters 2015; 13:11.
• 12. Pereira T, Silva P, Carvalho H, Carvalho M. Textile Moisture Sensor Matrix for Monitoring of Disabled and Bed-Rest Patients. IEEE International Conference on Computure as a Tool (Eruocon) 2011; 1-4.
• 13. Coyle S, Morris D, Lau K. Textile Sensors to Measure Sweat pH and Sweat-Rate During Exercise. [online] http://doras.dcu.ie/3636/1/Coyle_pervasive2009.pdf [01.01.2019]
• 14. Kazani I, de Mey G, Hertleer C, van Langenhove L, Guxho G. Influence of Screen Printed Layers on the Thermal Conductivity of Textile Fabrics. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2018; 26, 5(131): 70-74. DOI: 10.5604/01.3001.0012.2534.
• 15. Nowak I, Krucińska I, Januszkiewicz Ł. Metallic Electroconductive Transmission Lines Obtained on Textile Substrates by Magnetron Sputtering. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2019; 27, 3(135): 51-57. DOI: 10.5604/01.3001.0013.0742.