압력 센서에서 부직 아라미드 섬유 직물의 기능은 무엇인가요? 내구성과 민감도 향상

부직 아라미드 섬유 직물은 가볍고 내구성이 뛰어난 기판으로 작용하여 유연한 압력 센서의 능동 구조 기반 역할을 합니다. 주요 역할은 기능성 재료를 호스팅하고 섬유 네트워크의 기계적 상호 작용을 통해 물리적 힘을 전기 신호로 변환하는 것을 촉진하는 것입니다.

이 직물의 가치는 다공성 기하학에 있습니다. 압축 시 섬유 간 접점 수가 동적으로 변경되어 발바닥 압력과 같은 물리적 무게를 측정 가능한 전기 저항 변화로 직접 변환할 수 있습니다.

기판의 구조적 역할

유연한 골격 제공

아라미드 섬유는 센서에 가볍지만 기계적으로 강한 백본을 제공합니다. 부직 재료이므로 상당한 유연성을 유지하여 센서가 불규칙한 모양에 맞춰지거나 구조적 파손 없이 구부러질 수 있습니다.

재료 부착 촉진

부직 직물의 다공성 특성은 제조 공정에 중요합니다. 이러한 기공은 전도성 또는 기능성 재료의 균일한 부착을 촉진하는 질감 표면을 제공하여 전체 직물에 걸쳐 일관된 센서 성능을 보장합니다.

감지 메커니즘

섬유 간 접촉

이 직물은 단순한 수동 캐리어가 아니라 감지 메커니즘에 필수적입니다. 압력이 가해지면 섬유 간 거리가 좁아져 내부 네트워크 내의 물리적 접점 수가 증가합니다.

저항 변조

이 물리적 변화는 전기 출력과 직접적으로 상관됩니다. 섬유가 압축되고 접점 수가 증가함에 따라 복합 재료의 전기 저항이 변합니다. 이를 통해 센서는 발바닥(발) 압력 모니터링에서 발견되는 변화와 같은 미묘한 하중 변화도 포착할 수 있습니다.

기능 및 한계 이해

가혹한 조건에서의 내구성

주요 기능은 감지이지만 재료 선택은 수명에 대한 뚜렷한 이점을 제공합니다. 아라미드 섬유는 탁월한 열 안정성과 기계적 강도를 가지며 약 500°C까지 분해되지 않습니다. 따라서 고온 환경이나 상당한 기계적 응력 하에서 작동해야 하는 센서에 적합합니다.

신호 해석의 복잡성

감지 메커니즘이 부직 섬유의 무작위 네트워크에 의존하기 때문에 신호 보정이 중요합니다. 저항 변화는 통계적 접점 수 증가에서 파생되므로 센서는 전기 출력이 특정 무게 값에 정확하게 매핑되도록 정밀한 특성화가 필요합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

고감도 모션 추적이 주요 초점인 경우: 아라미드 직물의 다공성 특성을 활용하여 압축 중 저항 변화를 최대화하고 미세 운동 감지를 보장합니다.
산업 또는 안전 모니터링이 주요 초점인 경우: 아라미드 섬유의 고유한 기계적 강도와 내열성을 활용하여 열화 없이 가혹한 작동 환경에서 살아남는 센서를 만듭니다.

부직 아라미드 섬유를 사용하면 단순한 구조적 레이어를 높은 내구성과 민감도를 갖춘 동적 감지 구성 요소로 변환할 수 있습니다.

요약 표:

특징	압력 센서에서의 기능	주요 이점
다공성 기하학	하중 하에서의 동적 접점 변화	정밀한 저항 변조
아라미드 재료	고강도, 내열성 백본	최대 500°C까지 작동
부직 구조	유연하고 불규칙한 형태에 맞는 골격	발/신체 모양에 맞춰짐
높은 표면적	전도성 재료 부착 촉진	일관된 센서 성능

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참고문헌

Kaleb Burch, Jill S. Higginson. Estimating ground reaction force with novel carbon nanotube-based textile insole pressure sensors. DOI: 10.1017/wtc.2023.2

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