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Kean Aw
Author with expertise in Wearable Nanogenerator Technology
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Instant Disinfecting Face Masks Utilizing Electroporation Powered by Respiration‐Driven Triboelectric Nanogenerators

Moh Sim et al.Aug 9, 2024
Abstract Wearing face masks is an effective non‐pharmaceutical strategy to inhibit the transmission of airborne diseases. Nonetheless, most commercial face masks lack disinfecting capabilities, posing risks of secondary transmission, while those with antimicrobial coatings are incapable of instant pathogen inactivation. Herein, a proof‐of‐concept instant disinfecting face mask is demonstrated consisting of a Cu(OH) 2 ‐nanowire electroporation filter powered by a respiration‐driven triboelectric nanogenerator (R‐TENG). The R‐TENG comprises electrospun polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes. A dome‐shaped PVA membrane is specifically designed to maximize the effective contact area. Coupling the novel dome‐shape design with maximized β‐phase crystallites of PVDF, the enhanced R‐TENG generates an open‐circuit voltage of 120 V under the normal breathing rate of an adult, resulting in an amplified electric field of 19 MV m −1 at the nanowire tips of the electroporation filter. Under this high localized electric field, effective inactivation of bacteria (>99.9%) is achieved via a synergy of electroporation and physical penetration. Conversely, when the R‐TENG is disconnected, only partial inactivation (90%–99%) via physical penetration is realized. For the first time, it shows that R‐TENG powered electroporation is a viable solution to achieve instant, effective disinfection, paving the way for next‐generation face masks.
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Understanding the sensing performance alteration mechanism of a Yarn-based strain sensor after encapsulation and an effective encapsulation structural designs

Fei Huang et al.Jun 7, 2024
Microcrack-based yarn strain sensors with non-uniform and rough structures offer high sensitivity and flexibility, making them promising for wearable electronics. However, their low mechanical endurance limits their usability. Encapsulating is a common method used to protect the conductive network and enhance environmental stability, but its impact on sensing performance is poorly understood. This work investigates the effects of thickness and tensile modulus of conformal encapsulation layer on the performance of double-threaded conductive yarns (CNT/DTY), especially focusing on the thickness variation coefficient of the conformal encapsulation layer. The results showed that the encapsulation layer affects the mechanical and electrical properties of yarn sensors. The permeation of Ecoflex transforms the conductive layer into Ecoflex/CNT composites, increasing the sensor's initial electrical resistance. The encapsulation layer changes the rate of strain transfer from the substrate to the conductive layer, slowing strain localization. Increasing the thickness variation coefficient of the encapsulation layer improves the maximum strain range, linearity and repeatability, while decreasing the sensitivity and electromechanical hysteresis. An encapsulation layer with higher tensile modulus significantly reduces sensitivity, linearity and increases electromechanical hysteresis. Optimizing the encapsulation layer not only provides the sensors with robust mechanical support and protection but also enhance its sensing properties, including excellent water resistance. Moreover, encapsulated yarn sensors showed good potential in joint motion monitoring in water, gait analysis, and gesture recognition for wearable applications.