Published October 27, 2023
| Version v1
Publication
Open
Highly Stretchable Textile Knitted Interdigital Sensor for Wearable Technology Applications
Creators
- 1. Istanbul Technical University
- 2. Marmara University
Description
Abstract Wearable technology applications have experienced remarkable development and advancements, with soft and stretchable strain sensors playing a significant role in this progress. Despite the promising potential of combed‐shaped interdigital capacitive strain sensors in wearable electronics, several challenges exist, including limited stretchability, universal mass fabrication, and seamless integration into diverse clothing parts. This study presents a textile knitted interdigital capacitive sensor that incorporates stretchable conductive yarn, produced using textile twisting technology, to achieve stretchability and adaptability, allowing seamless conformation to human body movements and textile materials. The fabrication process involves embedding the interdigital electrodes and interconnections directly into the fabric through textile knitting technology, ensuring robust integration. Furthermore, this work presents opportunities for commercializing the stretchable interdigital strain sensor through a low‐cost and mass production strategy. Electromechanical characterization demonstrates exceptional performance with high stretchability (≈230%), excellent linearity (R 2 = 0.997), a gauge factor (GF) of −0.68 representing relative capacitance change, and a rapid response time of 66 ms. To validate the usability of sensors in wearable technology, a knee brace application is employed to investigate capacitance changes during walking and cycling exercises. This approach will accelerate the accessibility of wearable stretchable interdigital sensors for all.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
شهدت تطبيقات التكنولوجيا القابلة للارتداء المجردة تطورًا وتقدمًا ملحوظين، حيث تلعب مستشعرات الضغط الناعمة والمطاطة دورًا مهمًا في هذا التقدم. على الرغم من الإمكانات الواعدة لأجهزة استشعار الضغط التكاثفي بين الأصابع ذاتالشكل الممشط في الإلكترونيات القابلة للارتداء، إلا أن هناك العديد من التحديات، بما في ذلك قابلية التمدد المحدودة، والتصنيع الشامل الشامل، والاندماج السلس في أجزاء الملابس المتنوعة. تقدم هذه الدراسة مستشعرًا تكاثفيًا محبوكًا بين الأصابع يتضمن خيوطًا موصلة قابلة للتمدد، يتم إنتاجها باستخدام تقنية لف المنسوجات، لتحقيق قابلية التمدد والتكيف، مما يسمح بالتشكل السلس لحركات جسم الإنسان والمواد النسيجية. تتضمن عملية التصنيع دمج الأقطاب الكهربائية والوصلات البينية الرقمية مباشرة في النسيج من خلال تقنية الحياكة النسيجية، مما يضمن تكاملًا قويًا. علاوة على ذلك، يقدم هذا العمل فرصًا لتسويق مستشعر الضغط بين الأصابع القابل للتمدد من خلال استراتيجية منخفضةالتكلفة والإنتاج الضخم. يُظهر التوصيف الكهروميكانيكي أداءً استثنائياً مع قابلية تمدد عالية (230 ٪)، وخطية ممتازة (R 2 = 0.997)، وعامل قياس (GF) يبلغ -0.68 يمثل تغيير السعة النسبية، وزمن استجابة سريع يبلغ 66 مللي ثانية. للتحقق من قابلية استخدام أجهزة الاستشعار في التكنولوجيا القابلة للارتداء، يتم استخدام دعامة الركبة للتحقيق في تغييرات السعة أثناء تمارين المشي وركوب الدراجات. سيسرع هذا النهج من إمكانية الوصول إلى أجهزة الاستشعار الرقمية القابلة للتمدد القابلة للارتداء للجميع.Translated Description (French)
Résumé Les applications de la technologie portable ont connu un développement et des progrès remarquables, les capteurs de contrainte souples et extensibles jouant un rôle important dans ce progrès. Malgré le potentiel prometteur des capteurs de contrainte capacitifs interdigitaux en forme de peigne dans l'électronique portable, plusieurs défis existent, notamment une extensibilité limitée, une fabrication de masse universelle et une intégration transparente dans diverses pièces de vêtements. Cette étude présente un capteur capacitif interdigital tricoté textile qui incorpore un fil conducteur étirable, produit à l'aide de la technologie de torsion textile, pour obtenir une extensibilité et une adaptabilité, permettant une conformation sans couture aux mouvements du corps humain et aux matériaux textiles. Le processus de fabrication consiste à intégrer les électrodes interdigitées et les interconnexions directement dans le tissu grâce à la technologie de tricotage textile, assurant ainsi une intégration robuste. En outre, ce travail présente des opportunités pour la commercialisation du capteur de déformation interdigitale extensible grâce à une stratégie de production de masse et à faiblecoût. La caractérisation électromécanique démontre des performances exceptionnelles avec une extensibilité élevée (≈230 %), une excellente linéarité (R 2 = 0,997), un facteur de jauge (GF) de −0,68 représentant le changement de capacité relative et un temps de réponse rapide de 66 ms. Pour valider l'utilisabilité des capteurs dans la technologie portable, une application d'attelle de genou est utilisée pour étudier les changements de capacité pendant les exercices de marche et de vélo. Cette approche accélérera l'accessibilité des capteurs interdigitaux extensibles portables pour tous.Translated Description (Spanish)
Resumen Las aplicaciones de tecnología portátil han experimentado un desarrollo y avances notables, con sensores de tensión blandos y elásticos que desempeñan un papel importante en este progreso. A pesar del potencial prometedor de los sensores de tensión capacitivos interdigitales en forma de peine en la electrónica portátil, existen varios desafíos, incluida la capacidad de estiramiento limitada, la fabricación en masa universal y la integración perfecta en diversas piezas de ropa. Este estudio presenta un sensor capacitivo interdigital de punto textil que incorpora hilo conductor estirable, producido utilizando tecnología de torsión textil, para lograr elasticidad y adaptabilidad, permitiendo una conformación perfecta a los movimientos del cuerpo humano y los materiales textiles. El proceso de fabricación consiste en incrustar los electrodos interdigitales y las interconexiones directamente en el tejido a través de la tecnología de tejido textil, lo que garantiza una integración robusta. Además, este trabajo presenta oportunidades para comercializar el sensor de deformación interdigital estirable a través de una estrategia de bajo costo y producción en masa. La caracterización electromecánica demuestra un rendimiento excepcional con alta capacidad de estiramiento (≈230%), excelente linealidad (R 2 = 0,997), un factor de medición (GF) de -0,68 que representa el cambio relativo de capacitancia y un tiempo de respuesta rápido de 66 ms. Para validar la usabilidad de los sensores en tecnología portátil, se emplea una aplicación de rodillera para investigar los cambios de capacitancia durante los ejercicios de caminar y andar en bicicleta. Este enfoque acelerará la accesibilidad de los sensores interdigitales elásticos portátiles para todos.Files
adsr.202300121.pdf
Files
(16.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:299fca12219ac8bef302d5479b64e483
|
16.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مستشعر بين رقمي محبوك عالي المرونة للنسيج لتطبيقات التكنولوجيا القابلة للارتداء
- Translated title (French)
- Capteur Interdigital Tricoté Textile Hautement Étirable pour Applications Technologiques Portables
- Translated title (Spanish)
- Sensor interdigital de punto textil altamente elástico para aplicaciones de tecnología portátil
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388002096
- DOI
- 10.1002/adsr.202300121
References
- https://openalex.org/W1855416518
- https://openalex.org/W1969959933
- https://openalex.org/W1988845107
- https://openalex.org/W1996018254
- https://openalex.org/W1997400641
- https://openalex.org/W2041982749
- https://openalex.org/W2068787336
- https://openalex.org/W2094158847
- https://openalex.org/W2157426451
- https://openalex.org/W2216956381
- https://openalex.org/W2285847257
- https://openalex.org/W2293630492
- https://openalex.org/W2304633287
- https://openalex.org/W2321344490
- https://openalex.org/W2421487135
- https://openalex.org/W2491574902
- https://openalex.org/W2499247935
- https://openalex.org/W2526408229
- https://openalex.org/W2567380115
- https://openalex.org/W2653071783
- https://openalex.org/W2736765318
- https://openalex.org/W2738894839
- https://openalex.org/W2758811157
- https://openalex.org/W2768123168
- https://openalex.org/W2800539188
- https://openalex.org/W2803163349
- https://openalex.org/W2897867935
- https://openalex.org/W2905816226
- https://openalex.org/W2913956105
- https://openalex.org/W2983089693
- https://openalex.org/W2994954955
- https://openalex.org/W3001921631
- https://openalex.org/W3007263336
- https://openalex.org/W3015177741
- https://openalex.org/W3035576118
- https://openalex.org/W3114012701
- https://openalex.org/W3133080439
- https://openalex.org/W3135699147
- https://openalex.org/W3205468465
- https://openalex.org/W3216563480
- https://openalex.org/W4200613981
- https://openalex.org/W4225153409
- https://openalex.org/W4291015907
- https://openalex.org/W4300960143
- https://openalex.org/W4304606496
- https://openalex.org/W4308393799
- https://openalex.org/W4313544374
- https://openalex.org/W4315570194
- https://openalex.org/W4378417903