열가소성 폴리우레탄(TPU)은 고성능 폴리머 엘라스토머로 분류되기 때문에 보행 모니터링 센서의 최적 기반 재료로 사용됩니다. 뛰어난 인장 강도, 내파열성 및 높은 신장률의 독특한 조합을 제공하여 센서가 인간 움직임의 기계적 스트레스 하에서도 안정적으로 기능할 수 있도록 합니다.
TPU는 섬세한 전자 장치와 인체의 역동적인 특성 사이의 간극을 메우는 데 필요한 내구성과 탄성을 제공합니다. 화학적 안정성은 격렬한 운동 환경에 노출되어도 일관된 성능을 보장합니다.
움직임 속에서의 기계적 성능
관절 신장 견딤
보행 모니터링에는 움직임을 제한하거나 파손되지 않고 신체와 정확히 똑같이 움직이는 재료가 필요합니다. TPU는 높은 신장률을 자랑하며, 이 작업에 독특하게 적합합니다.
고주파 내구성
걷거나 뛸 때 센서는 반복적인 스트레스를 받습니다. TPU는 약 20%의 고주파 신장을 견딜 수 있으며, 이는 인간 관절 움직임의 일반적인 신장 범위와 완벽하게 일치합니다.
구조적 복원력
이 재료는 뛰어난 인장 강도와 내파열성을 제공합니다. 이를 통해 복잡한 운동 동작에서 발생하는 급격한 복귀력과 비틀림에도 센서가 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다.
환경 안정성 및 수명
내화학성
웨어러블 센서는 필연적으로 착용자의 피부와 땀에 노출됩니다. TPU는 내유성 및 화학적 안정성이 뛰어나 피부 유분이나 환경 오염 물질로 인한 성능 저하를 방지합니다.
긴 서비스 수명 보장
땀과 물리적 스트레스로 인한 분해를 방지하므로 TPU는 센서의 작동 수명을 연장합니다. 땀과 격렬한 신체 활동이 많은 환경에서도 시간이 지나도 신뢰성을 유지합니다.
응용 시 고려 사항
신장 능력 일치
TPU는 탄성이 높지만, 약 20%의 신장을 처리하는 데 특히 유용합니다. 엔지니어는 의도된 응용 분야가 이 임계값을 훨씬 초과하는 신장을 요구하지 않는지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 센서의 정확도나 복원력에 영향을 미칠 수 있습니다.
응용 환경
TPU는 땀에 대한 화학적 안정성 때문에 선택됩니다. 그러나 일반적인 생체 유체(땀/유분) 이외의 용매나 화학 물질에 노출되는 응용 분야의 경우, TPU 등급의 특정 화학적 호환성을 확인해야 합니다.
센서 설계 최적화
보행 모니터링을 위한 재료를 평가할 때 특정 성능 요구 사항을 고려하십시오.
- 주요 초점이 기계적 신뢰성인 경우: TPU는 반복적인 관절 움직임을 견디는 데 필요한 높은 인장 강도와 내파열성을 제공합니다.
- 주요 초점이 환경 내구성이인 경우: 이 재료의 내유성은 운동 중에 땀이 많이 나도 센서가 조기에 성능이 저하되지 않도록 보장합니다.
TPU의 물리적 및 화학적 강점을 활용하면 실제 조건에서 보행 모니터링 시스템이 일관된 데이터를 제공하도록 보장할 수 있습니다.
요약 표:
| 주요 특징 | 보행 센서의 이점 | 성능에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 높은 신장률 | 약 20% 신장 견딤 | 자연스러운 인간 관절 신장과 일치 |
| 인장 강도 | 급격한 복귀력 및 비틀림 방지 | 움직임 중 센서 구조적 무결성 보장 |
| 화학적 안정성 | 내유성 및 땀 방지 | 땀과 피부 유분으로 인한 성능 저하 방지 |
| 내파열성 | 고주파 내구성 | 반복적인 스트레스 하에서 서비스 수명 연장 |
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참고문헌
- Xiaoyan Yan. A flexible pressure sensor based on electrospun fiber for gait monitoring in football training. DOI: 10.1063/5.0169868
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