Tato bakalářské práce popisuje výrobu polymerního kompozitu pro monitorování pohybu lidského těla. Kompozit je na bázi polyuretanu a sítě z náhodně zapletených uhlíkových nanotrubic. Pomocí filtrace přes nanovlákennou filtrační membránu vyrobenou technologií elektrostatického zvlákňování a následného lisování byl získán kompozitní člen, který se použil jako senzor pro detekci tahového a tlakového namáhání. Principem měření je změna makroskopického odporu a jeho záznamu v čase. Bylo zjištěno, že senzorický člen pro monitorování lidského pohybu má velkou citlivost, vratnost, opakovatelnost a trvanlivost, což z něj dělá dobrý senzorický člen s rozsáhlými možnostmi aplikace.
Annotation in English
This bachelor thesis describes the production of polymer composite for monitoring of the human body movement. The composite consists of polyurethane base with fixed network of randomly entangled carbon nanotubes. Composite based sensor element was prepared by filtration of carbon nanotubes dispersion through a filter membrane prepared by tech-nology of electrospinning finally fixed onto polyurethane body by hot-pressing. This struc-ture is sensitive to both tensile and pressure load, respectively. The principle of detection is in the change of the macroscopic resistance in real time of experiment. It was found that sensory element for monitoring of human movement has a high sensitivity, reversibility, repeatability and durability, making it a good candidate for potential applications.
Tato bakalářské práce popisuje výrobu polymerního kompozitu pro monitorování pohybu lidského těla. Kompozit je na bázi polyuretanu a sítě z náhodně zapletených uhlíkových nanotrubic. Pomocí filtrace přes nanovlákennou filtrační membránu vyrobenou technologií elektrostatického zvlákňování a následného lisování byl získán kompozitní člen, který se použil jako senzor pro detekci tahového a tlakového namáhání. Principem měření je změna makroskopického odporu a jeho záznamu v čase. Bylo zjištěno, že senzorický člen pro monitorování lidského pohybu má velkou citlivost, vratnost, opakovatelnost a trvanlivost, což z něj dělá dobrý senzorický člen s rozsáhlými možnostmi aplikace.
Annotation in English
This bachelor thesis describes the production of polymer composite for monitoring of the human body movement. The composite consists of polyurethane base with fixed network of randomly entangled carbon nanotubes. Composite based sensor element was prepared by filtration of carbon nanotubes dispersion through a filter membrane prepared by tech-nology of electrospinning finally fixed onto polyurethane body by hot-pressing. This struc-ture is sensitive to both tensile and pressure load, respectively. The principle of detection is in the change of the macroscopic resistance in real time of experiment. It was found that sensory element for monitoring of human movement has a high sensitivity, reversibility, repeatability and durability, making it a good candidate for potential applications.
Cílem práce je vytvořit systém pro monitorování pohybového aparátu člověka založeného na polymerních ?segregovaných? kompozitních strukturách na bázi uhlíkových nanotrubiček a elastického polyuretanu. Dále pak znamenat a vyhodnotit typické křivky pro různé druhy pohybu lidského těla při současném detekování chování dvou kolen a odezev umístěných v botě dobrovolníka monitorující došlap nohy. Bude nutné také provést potřebné analýzy vedoucí k zjištění principu funkce těchto senzorů.
Research Plan
Cílem práce je vytvořit systém pro monitorování pohybového aparátu člověka založeného na polymerních ?segregovaných? kompozitních strukturách na bázi uhlíkových nanotrubiček a elastického polyuretanu. Dále pak znamenat a vyhodnotit typické křivky pro různé druhy pohybu lidského těla při současném detekování chování dvou kolen a odezev umístěných v botě dobrovolníka monitorující došlap nohy. Bude nutné také provést potřebné analýzy vedoucí k zjištění principu funkce těchto senzorů.
Recommended resources
1. Lu, NS; Lu, C; Yang, SX ; Rogers, J. Highly Sensitive Skin-Mountable Strain Gauges Based Entirely on Elastomers, ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS Volume: 22 Issue: 19 Pages: 4044-4050 DOI: 10.1002/adfm.201200498, 2012. 2. Zhang, R; Deng, H; Valenca, R; Jin, JH; Fu, Q; Bilotti, E; Peijs, T. Carbon nanotube polymer coatings for textile yarns with good strain sensing capability, SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL Volume: 179 Pages: 83-91 DOI: 10.1016/j.sna.2012.03.029, 2012. 3. So, HM; Sim, JW; Kwon, J; Yun, J; Baik, S; Chang, WS. Carbon nanotube based pressure sensor for flexible electronics, MATERIALS RESEARCH BULLETIN Volume: 48 Issue: 12 Special Issue: SI Pages: 5036-5039 DOI: 10.1016/j.materresbull.2013.07.022, 2013. 4. Olejnik, R; Slobodian, P; Riha, P; Kimmer, D; Saha, P. MULTI-WALL CARBON NANOTUBE NETWORKS PREPARED FROM PURE MWCNT AND THEIR OXIDISED FORMS EFFECT OF COMPRESSIVE STRAIN ON ELECTRIC RESISTENCE, NANOCON 2010, 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE Pages: 78-82, 2010. 5. Zeng, Y; Lin, PF; Zhao, L; Du, JH; Liu, C. High electrical sensitivity of polyurethane carbon nanotube composites to tensile strain, NEW CARBON MATERIALS Volume: 28 Issue: 2 Pages: 88-93, 2013. 6. Slobodian, P; Riha, P; Olejnik, R; Cvelbar, U; Saha, P. Enhancing effect of KMnO4 oxidation of carbon nanotubes network embedded in elastic polyurethane on overall electro-mechanical properties of composite COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY Volume: 81 Pages: 54-60 DOI: 10.1016/j.compscitech.2013.03.023, 2014.
Recommended resources
1. Lu, NS; Lu, C; Yang, SX ; Rogers, J. Highly Sensitive Skin-Mountable Strain Gauges Based Entirely on Elastomers, ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS Volume: 22 Issue: 19 Pages: 4044-4050 DOI: 10.1002/adfm.201200498, 2012. 2. Zhang, R; Deng, H; Valenca, R; Jin, JH; Fu, Q; Bilotti, E; Peijs, T. Carbon nanotube polymer coatings for textile yarns with good strain sensing capability, SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL Volume: 179 Pages: 83-91 DOI: 10.1016/j.sna.2012.03.029, 2012. 3. So, HM; Sim, JW; Kwon, J; Yun, J; Baik, S; Chang, WS. Carbon nanotube based pressure sensor for flexible electronics, MATERIALS RESEARCH BULLETIN Volume: 48 Issue: 12 Special Issue: SI Pages: 5036-5039 DOI: 10.1016/j.materresbull.2013.07.022, 2013. 4. Olejnik, R; Slobodian, P; Riha, P; Kimmer, D; Saha, P. MULTI-WALL CARBON NANOTUBE NETWORKS PREPARED FROM PURE MWCNT AND THEIR OXIDISED FORMS EFFECT OF COMPRESSIVE STRAIN ON ELECTRIC RESISTENCE, NANOCON 2010, 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE Pages: 78-82, 2010. 5. Zeng, Y; Lin, PF; Zhao, L; Du, JH; Liu, C. High electrical sensitivity of polyurethane carbon nanotube composites to tensile strain, NEW CARBON MATERIALS Volume: 28 Issue: 2 Pages: 88-93, 2013. 6. Slobodian, P; Riha, P; Olejnik, R; Cvelbar, U; Saha, P. Enhancing effect of KMnO4 oxidation of carbon nanotubes network embedded in elastic polyurethane on overall electro-mechanical properties of composite COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY Volume: 81 Pages: 54-60 DOI: 10.1016/j.compscitech.2013.03.023, 2014.
