基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣制造技术

本发明专利技术提供了一种基于静电摩擦效应的发电布料，第一复合纱线(100)，包括：第一导电纤维内芯(101)以及第一外层材料(102)；第二复合纱线(200)，包括：第二导电纤维内芯(201)以及第二外层材料(202)；第一复合纱线(100)中第一外层材料(102)与第二复合纱线(200)中第二外层材料(202)处于摩擦电极序上的不同位置，两者之间可接触、可摩擦。通过将摩擦电极序不同的含有导电内芯的复合纱线利用现有的纺织技术制备成发电布料以及发电衣，具有安全性好、方便清洗、可以大规模生产、舒适程度较高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣
本专利技术属于新能源
，涉及一种基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣。
技术介绍
可穿戴电子器件诸如电子皮肤、智能手表、运动手环等逐渐显示出广泛的应用前景和巨大的市场潜力，关键技术之一即为：寻找一种能够持续提供电能的供电装置，满足轻便、可折叠的基础要求，并且在此基础上具有安全、耐用性强、可大规模生产、舒适、方便清洗等特点。摩擦发电机是一种新的能量收集方式，利用摩擦生电和静电感应效应产生电能，成为柔性显示、可穿戴电子器件供能的不二选择。现有技术中，摩擦发电机大都是采用金属线或者金属薄膜作为电极，在摩擦过程中金属线容易断掉，金属薄膜容易脱落，且电极安全性较差、不易清洗，而包裹于金属电极外面的材料通常采用柔性聚合物，虽然能够实现持续供电，但是通常来说舒适程度不佳、美观度较差。另外，现有摩擦发电机的摩擦层制备工艺复杂、精密，制备过程对于发电性能有较大影响，虽然其具有可编织性，但是与现有的商业化生产技术不匹配，不利于大规模生产。因此要实现摩擦发电机的广泛应用和投产，亟需解决现有摩擦发电机存在的安全性差、不易清洗、难以大规模生产、舒适程度较低的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于静电摩擦效应的发电布料，包括：第一复合纱线100，包括：第一导电纤维内芯101以及第一外层材料102；第二复合纱线200，包括：第二导电纤维内芯201以及第二外层材料202；第一复合纱线100中第一外层材料102与第二复合纱线200中第二外层材料202处于摩擦电极序上的不同位置，两者之间可接触、可摩擦。在本专利技术的一个实施例中，第一复合纱线100和第二复合纱线200构成组织结构，该组织结构为以下组织结构中的一种：原组织、变化组织、联合组织和重组织。在本专利技术的一个实施例中，第一复合纱线100和第二复合纱线200构成的组织结构包括：第一复合纱线100和第二复合纱线200的其中之一作为纬线，其中另一作为经线，二者采用平纹结构组织起来，形成原组织结构，所述纬线和经线之间可接触、可摩擦。在本专利技术的一个实施例中，发电布料包括：第一层布料，由第一复合纱线100同时作为经线和纬线，采用平纹结构组织起来，形成原组织结构；第二层布料，由第二复合纱线200同时作为经线和纬线，采用平纹结构组织起来，形成原组织结构；第一层布料和第二层布料之间可接触、可摩擦。在本专利技术的一个实施例中，第一导电纤维内芯101与第二导电纤维内芯201，选用如下材料中的一种材料或者是两种以上所组成的复合材料：导电的碳纤维、银纤维、不锈钢纤维、碳钢纤维、铜纤维、铝纤维、镍纤维和铁纤维；第一外层材料102，选用如下材料中的一种材料或者是两种以上所组成的复合材料：尼龙、棉纱、羊毛和丝绸；第二外层材料202，选用如下材料中的一种材料或者是两种以上所组成的复合材料：聚酰亚胺纤维纱线、丙纶纱线、氯纶纱线、腈纶纱线和聚酯纤维纱线。在本专利技术的一个实施例中，第一导电纤维内芯101与第二导电纤维内芯201的直径介于10μm和1mm之间；第一外层材料102和第二外层材料202的纤度规格在30D到300D之间，其单纤根数的规格介于30F到400F之间。在本专利技术的一个实施例中，第一复合纱线100和第二复合纱线200通过在导电纤维内芯的外层纺织摩擦后容易带电的纱线或纤维材料获得。在本专利技术的一个实施例中，上述纺织方法包括如下方法中的一种：环锭纺纱法、转杯纺纱法、静电纺纱法和喷气纺纱法。在本专利技术的一个实施例中，第一复合纱线100和第二复合纱线200构成的组织结构是通过针织、梭织和机织中的一种或几种方法获得。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种发电衣，包括：上面所述的任一种发电布料。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣，具有以下有益效果：通过将摩擦电极序不同的含有导电内芯的复合纱线利用现有的纺织技术制备成发电布料以及发电衣，具有安全性好、方便清洗、可以大规模生产、舒适程度较高的优点。附图说明图1A为根据本专利技术实施例具有平纹结构的经线、纬线采用不同材料的基于静电摩擦效应的发电布料示意图；图1B为根据本专利技术实施例发电布料中作为纬线的第一复合纱线的示意图；图1C为根据本专利技术实施例发电布料中作为经线的第二复合纱线的示意图。图2为根据本专利技术实施例具有平纹结构的经线、纬线采用同种材料的基于静电摩擦效应的发电布料示意图图3A为根据本专利技术实施例具有平纹结构的经线、纬线采用不同材料的基于静电摩擦效应的发电布料由于压力作用产生电学输出的工作原理图；图3B为根据本专利技术实施例具有平纹结构的经线、纬线采用不同材料的基于静电摩擦效应的发电布料与电负性不同的材料接触时产生电学输出的工作原理图；图3C为根据本专利技术实施例两层不同摩擦电序的具有平纹结构的经线、纬线采用相同材料的基于静电摩擦效应的发电布料相互摩擦时产生电学输出的工作原理图。图4为根据本专利技术实施例包括平纹结构的基于静电摩擦效应的发电布料的发电衣与不同材质的布料摩擦时产生的断路电压和短路电荷密度柱状图。图5A和图5B分别为根据本专利技术实施例图4所示发电衣进行电学输出测试的断路电压和短路电流输出曲线。【符号说明】100-第一复合纱线；101-第一导电纤维内芯；102-第一外层材料；200-第二复合纱线；201-第二导电纤维内芯；202-第二外层材料。具体实施方式本专利技术提供了一种基于静电摩擦效应的发电布料及发电衣，通过将摩擦电极序不同的含有导电内芯的复合纱线利用编织的手段制备成发电布料以及发电衣，安全性好、方便清洗、可以大规模生产、舒适程度较高。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步详细说明。在本专利技术的第一个示例性实施例中，提供了一种基于静电摩擦效应的发电布料。图1A为根据本专利技术实施例具有平纹结构的经线、纬线采用不同材料的基于静电摩擦效应的发电布料示意图；图1B为根据本专利技术实施例发电布料中作为纬线的第一复合纱线的示意图；图1C为根据本专利技术实施例发电布料中作为经线的第二复合纱线的示意图。参照图1A、图1B和图1C所示，基于静电摩擦效应的发电布料包括：第一复合纱线100，包括：第一导电纤维内芯101以及第一外层材料102；第二复合纱线200，包括：第二导电纤维内芯201以及第二外层材料202；第一复合纱线100中的第一外层材料102与第二复合纱线200中第二外层材料202处于摩擦电极序上的不同位置，两者之间可接触、可摩擦；其中，第一复合纱线100和第二复合纱线200构成组织结构，该组织结构为以下组织结构中的一种：原组织、变化组织、联合组织和重组织；其中常见形式包括：平纹组织、经重平组织、纬重平组织、方平组织等。本实施例中由第一复合纱线100和第二复合纱线200构成的组织结构为：第一复合纱线100作为纬线，第二复合纱线200作为经线，二者采用平纹结构组织起来，形成原组织结构，如图1所示；用作发电机时，将所有经线的导电纤维内芯的接头连在一起当作发电机的一个电极，将所有纬线的导电纤维内芯的接头连在一起当作发电机的另一个电极。下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静电摩擦效应的发电布料，包括：第一复合纱线(100)，包括：第一导电纤维内芯(101)以及第一外层材料(102)；第二复合纱线(200)，包括：第二导电纤维内芯(201)以及第二外层材料(202)；第一复合纱线(100)中第一外层材料(102)与第二复合纱线(200)中第二外层材料(202)处于摩擦电极序上的不同位置，两者之间可接触、可摩擦。

【技术特征摘要】
2017.05.02 CN 20171030300891.一种基于静电摩擦效应的发电布料，包括：第一复合纱线(100)，包括：第一导电纤维内芯(101)以及第一外层材料(102)；第二复合纱线(200)，包括：第二导电纤维内芯(201)以及第二外层材料(202)；第一复合纱线(100)中第一外层材料(102)与第二复合纱线(200)中第二外层材料(202)处于摩擦电极序上的不同位置，两者之间可接触、可摩擦。2.根据权利要求1所述的发电布料，其中，第一复合纱线(100)和第二复合纱线(200)构成组织结构，该组织结构为以下组织结构中的一种：原组织、变化组织、联合组织和重组织。3.根据权利要求2所述的发电布料，其中，所述组织结构包括：第一复合纱线(100)和第二复合纱线(200)的其中之一作为纬线，其中另一作为经线，二者采用平纹结构组织起来，形成原组织结构，所述纬线和经线之间可接触、可摩擦。4.根据权利要求2所述的发电布料，包括：第一层布料，由第一复合纱线(100)同时作为经线和纬线，采用平纹结构组织起来，形成原组织结构；第二层布料，由第二复合纱线(200)同时作为经线和纬线，采用平纹结构组织起来，形成原组织结构；所述第一层布料和第二层布料之间可接触、可摩擦。5.根据权利要求1至4任一项所述的发电布料，其中，所述第一导电纤维内芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟俊宜，于爱芳，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11