Tomas Bata University in Zlín

Technology of Macromolecular Substances

Electrically conductive polymeric materials for wearable electronics

Téma:Elektricky vodivé polymerní materiály pro nositelnou elektroniku
Topic:Electrically conductive polymeric materials for wearable electronics
Školitel/Tutor:prof. Ing. Petr Slobodian, Ph.D.
Konzultant/Consultant:Ing. Robert Olejník, Ph.D.
E-mail:slobodian@utb.cz
Anotace:
V současné době můžeme zaznamenat zvýšený badatelský, výzkumný a posléze aplikační zájem v oblasti souhrnně nazývané nositelná elektronika (Wearable electronics či wearables atd.). To je dáno paralelním významným rozvojem znalostí a dovedností v multi-oborových oblastech jako je elektrotechnika, programování a software, rozvoj mobilních systémů (Portable Systems, PA systems), a také v oblasti materiálové vědy v oblasti vývoje, konstrukce a testování nových materiálů. Takovýmito novými materiály jsou polymerní nanokompozitní materiály, které proti konvenčním kompozitům získávají další přidané vlastnosti. Jednou z nejvýrazněji se rozvíjejících oblastí jsou materiály se schopností detekovat a kvantifikovat deformační či mechanický napěťový podnět. Tyto nové materiály pro oblast technologie senzorů vynikají navíc unikátními vlastnostmi jako je vysoká citlivost a vratnost odezvy, schopnost detekovat deformace velkých rozsahů, jsou flexibilní, mají nízkou hmotnost a snadnou a levnou výrobu. Navíc se v mnoha případech dají připravit tak, že jsou vícefunkční a mohou mít i další užitné vlastnosti. Takto mohou mít termoelektrické vlastnosti, sloužit jako pasivní anténní prvek, nebo člen pro ohřev odporovým teplem. V neposlední řadě mohou sloužit pro monitorování procesu vlastní přípravy senzoru. Tyto senzory pak nalézají uplatnění při integraci do funkčních celků, pro monitorování aktivit uživatele v oblasti nositelné elektroniky. Zde může být zmíněn projekt Chytrá bota, na kterém se student v rámci svého studia bude výraznou měrou podílet. Zásadním cílem pak bude především další projekt s názvem Chytré tričko, které má komplexně analyzovat parametry jako je dech, EKG a teplota těla.
Annotation:
At present, increased research and ultimately application interest can be observed in the area generally called wearable electronics or wearables, etc. This is due to the parallel significant development of knowledge and skills in multi-disciplinary areas such as electrical engineering, programming and software, portable systems, as well as in the field of material science. Between such new and progressive materials polymeric nanocomposite materials should be mentioned. They posse additional acquire added properties compared to conventional composites. One of the most developing areas is in materials with the ability to detect and quantify a strain or mechanical stress stimuli. Polymer composites for technology of sensors have unique properties such as high sensitivity and reversibility of responses, they can be deformed at large extends, they are flexible with low weight and can be easily and inexpensive produced. In addition, in many cases they can be prepared as multifunctional and may have other utility properties. Such as thermoelectric features, may be used as a passive antenna or for resistance heating. Last but not least, they can serve by used for process monitoring during the sensor’s own fabrication process. These sensors are then used to integrate into functional units to monitor volunteer activities in the field of wearable electronics. Here, the Smart Shoe project, on which the student will make a significant contribution to his / her studies, can be mentioned. The main goal will be, above all, the next project titled Smart T-shirt, which is to analyze complex parameters such as breathing, ECG and body temperature.

 

Požadavky na studenta:
Znalosti na úrovni ukončeného VŠ studia (Mgr., Ing.) technického typu, základy anglického jazyka na komunikační úrovni.
Requirements:
Finished university studies in a degree of MSc. or Ing. of technical type, basic ability to communicate in English language.

 

Literatura/Literature:
1.      Zhang B., Yujie J. Highly electrically conductive and smart fire-resistant coating. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 29(19), 2018,  16378-16387.

2.      Gilshteyn E., LIN S., Vladislav. A One-Step Method of Hydrogel Modification by Single-Walled Carbon Nanotubes for Highly Stretchable and Transparent Electronics. ACS Applied Materials & Interfaces [online]. 10(33), 2018, 28069-28075.

3.      Jian X., Hongbian L.I.,Hui L.I., Yunxing L.I., SHANG Y. Flexible and freestanding MoS2/rGO/CNT hybrid fibers for high-capacity all-solid supercapacitors. Carbon. 172, 2021, 132-137

4.      Banaee H. et. all. Data Mining for Wearable Sensors in Health Monitoring Systems: A Review of Recent Trends and Challenges. Sensors 2013, 13(12), 17472-17500.

5.      Kang D. et all. Ultrasensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory system. Nature 516(7530), 222-226, 2014.

6.      Slobodian P., Riha P., Lengalova A., Svoboda P., Saha P., A highly-deformable composite composed of an entangled network of electrically-conductive carbon-nanotubes embedded in elastic polyurethane, Carbon 50(10), (2012), 3446-3453.

7.      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, Compos Sci Technol 81 (2013) 54-60.

Faculties and departments

Close