Sensing pressure using paper
New Delhi, September 20 (India Science Wire): Several industrial, automotive, and healthcare applications rely on accurate and precise measurement of pressure. Pressure sensors are used for this purpose. They detect the physical pressure and convert it into an electrical signal that is displayed as a number indicative of the magnitude.
Many applications require flexible and wearable pressure sensors. They are typically fabricated using petroleum-based polymers. But, these are non-
degradable and solid waste generated from using them is harmful to the environment.
To avoid this issue, a team of researchers at the Bengaluru-based Indian Institute of Science (IISc) has now fabricated pressure sensors that use paper
as the medium.
Any sensor always has a trade-off between sensitivity and dynamic range. The new sensor overcomes this problem too. According to scientists, it is highly sensitive and can also detect a wide range of pressures (0-120 kPa) with a response time of just one millisecond.
The sensor is made of plain and corrugated cellulose papers coated with the chemical tin-monosulfide (SnS), stacked alternatively to form a multi-layered architecture. Tin-monosulfide is a semiconductor that conducts electricity under specific conditions.
When pressure is applied to the sensor’s surface, the air gaps between the paper layers decrease. This increases the contact area between these layers,
leading to increased electrical conductivity. On releasing the pressure, the air gaps increase again, thus decreasing the electrical conduction. This modulation of the electrical conductivity drives the sensing mechanism of the new sensor.
“The future applications of this device are limited only by our imagination,”says Navakanta Bhat, Professor at the Institute’s Centre for Nano Science and Engineering (CeNSE) and corresponding author of the research article published on the study.
As for the next step, he adds, “We would like to work on increasing the stability and durability of these sensors and possibly collaborate with industries to manufacture them in large numbers”.
“Paper in itself is an insulator. The major challenge was choosing an appropriate 3D device structure and material to give conductive properties to
paper,” says Neha Sakhuja, a former PhD student at CeNSE and the first author of the paper.
The research team conducted several experiments to test the viability of their device. They mounted it onto a human cheek to investigate the motion
involved in chewing. They then strapped it to an arm to monitor muscle contraction and around fingers to track their tapping. The team has also
designed a numeric, foldable keypad using their sensor.
Besides Dr. Bhat and Dr. Sakhuja, the team comprised Rahul Kumar and Prateek Katare. The team has published a report on their work in the ACS
Sustainable Chemistry & Engineering science journal. (India Science Wire)
कागज का उपयोग कर संवेदन दबाव
नई दिल्ली, 20 सितंबर (इंडिया साइंस वायर): कई औद्योगिक, ऑटोमोटिव, और स्वास्थ्य देखभाल अनुप्रयोग सटीक और सटीक माप पर निर्भर करते हैं
दबाव। इसके लिए प्रेशर सेंसर का इस्तेमाल किया जाता है। वे भौतिक का पता लगाते हैं दबाव और इसे एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करें जो एक संख्या के रूप में प्रदर्शित होता है
परिमाण का द्योतक है।
कई अनुप्रयोगों में लचीले और पहनने योग्य दबाव सेंसर की आवश्यकता होती है। वे हैं आमतौर पर पेट्रोलियम आधारित पॉलिमर का उपयोग करके गढ़ा जाता है। लेकिन, ये गैर-
इनके उपयोग से उत्पन्न होने वाला अपघट्य और ठोस अपशिष्ट किसके लिए हानिकारक है?
वातावरण।
इस समस्या से बचने के लिए, बेंगलुरु स्थित भारतीय शोधकर्ताओं की एक टीम विज्ञान संस्थान (IISc) ने अब कागज का उपयोग करने वाले दबाव सेंसर तैयार किए हैं
माध्यम के रूप में।
किसी भी सेंसर में हमेशा संवेदनशीलता और गतिशील रेंज के बीच एक ट्रेड-ऑफ होता है। नया सेंसर इस समस्या को भी दूर करता है। वैज्ञानिकों के अनुसार यह अत्यधिक है
संवेदनशील है और a . के साथ दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला (0-120 kPa) का भी पता लगा सकता है
केवल एक मिलीसेकंड का प्रतिक्रिया समय।
सेंसर सादे और नालीदार सेलूलोज़ पेपर से बना होता है, जो के साथ लेपित होता है रासायनिक टिन-मोनोसल्फ़ाइड (SnS), एक बहुपरत बनाने के लिए वैकल्पिक रूप से ढेर किया जाता है वास्तुकला। टिन-मोनोसल्फ़ाइड एक अर्धचालक है जो बिजली का संचालन करता है विशिष्ट परिस्थितियों में।जब सेंसर की सतह पर दबाव डाला जाता है, तो हवा के बीच अंतराल होता है
कागज की परतें कम हो जाती हैं। इससे इन परतों के बीच संपर्क क्षेत्र बढ़ जाता है, जिससे विद्युत चालकता में वृद्धि होती है। दबाव जारी करने पर, हवा
अंतराल फिर से बढ़ जाता है, इस प्रकार विद्युत चालन कम हो जाता है। यह मॉडुलन विद्युत चालकता नए सेंसर के संवेदन तंत्र को संचालित करती है।
“इस उपकरण के भविष्य के अनुप्रयोग केवल हमारी कल्पना द्वारा सीमित हैं,”संस्थान के सेंटर फॉर नैनो साइंस में प्रोफेसर नवकांत भट कहते हैं
इंजीनियरिंग (CeNSE) और शोध लेख के संबंधित लेखक अध्ययन पर प्रकाशित किया गया।
अगले चरण के लिए, उन्होंने आगे कहा, “हम इसे बढ़ाने पर काम करना चाहेंगे इन सेंसरों की स्थिरता और स्थायित्व और संभवतः उद्योगों के साथ सहयोग करते हैं
उन्हें बड़ी संख्या में बनाने के लिए ”।
“कागज अपने आप में एक विसंवाहक है। बड़ी चुनौती थी a . को चुनना उपयुक्त 3D डिवाइस संरचना और सामग्री को प्रवाहकीय गुण देने के लिए
पेपर,” नेहा सखुजा, सीईएनएसई में पीएचडी की पूर्व छात्रा और पहली लेखिका कहती हैं कागज का।
शोध दल ने उनकी व्यवहार्यता का परीक्षण करने के लिए कई प्रयोग किए उपकरण। उन्होंने गति की जांच करने के लिए इसे एक मानव गाल पर चढ़ा दिया चबाने में शामिल। फिर उन्होंने मांसपेशियों की निगरानी के लिए इसे एक हाथ से बांध दिया संकुचन और उंगलियों के आसपास उनके दोहन को ट्रैक करने के लिए। टीम ने भी अपने सेंसर का उपयोग करके एक संख्यात्मक, फोल्ड करने योग्य कीपैड तैयार किया।
डॉ. भट और डॉ सखुजा के अलावा, टीम में राहुल कुमार और . शामिल थे प्रतीक कटारे। टीम ने एसीएस . में अपने काम पर एक रिपोर्ट प्रकाशित की है
सस्टेनेबल केमिस्ट्री & इंजीनियरिंग साइंस जर्नल। (इंडिया साइंस वायर)