摩擦电吸附面罩制造技术

本发明专利技术公开了一种摩擦电吸附面罩，包括：面罩载体，上面设置有进气口；第一摩擦层，位于面罩载体的进气口的位置；以及第二摩擦层，与所述第一摩擦层可接触、可分离、可摩擦；其中，所述第一摩擦层与第二摩擦层为摩擦电极序不同的材料。通过将摩擦纳米发电机置入摩擦电吸附面罩的进气口处，通过呼气与吸气的反复过程，将人体呼吸过程中的机械能转化为电能，并且摩擦层也兼具过滤层的作用，实现对外界小粒径颗粒的静电吸附和有效过滤，提高了粒径过滤效率，并延长了过滤膜片的使用寿命。

Friction-electrosorption mask

The invention discloses a friction electroadsorption mask, which comprises: a mask carrier with an air inlet arranged on it; a first friction layer located at the position of the air inlet of the mask carrier; and a second friction layer, which is contactable, separable and frictionable with the first friction layer; wherein the first friction layer and the second friction layer are materials with different frictional electrode sequence. By inserting friction nano-generators into the inlet of the friction electro-adsorption mask, the mechanical energy in the process of human breathing is transformed into electrical energy through the repeated process of exhalation and inhalation, and the friction layer also acts as a filter layer, so as to realize the electrostatic adsorption and effective filtration of small external particles, improve the efficiency of particle size filtration, and prolong the service life of the filter diaphragm.

【技术实现步骤摘要】
摩擦电吸附面罩
本公开属于摩擦发电和静电吸附
，涉及一种摩擦电吸附面罩。
技术介绍
随着工业化发展的进程不断加速，伴随着化石燃料的不断消耗和环境污染的加剧，大量可穿戴式防护设备应运而生，用于监测和防护人体的各功能区。呼吸作为人体维持必要生命特征的周期性运动，其吸入的气体成分对人体的健康至关重要，所以在污染的天气或特殊的工作环境下需要呼吸防护设备净化吸入气体。然而大多数防护设备单纯依靠传统的物理过滤、物理吸附等方式，对于空气中存在的危害较大的微小粒子的过滤效率不够理想。其中传统的物理吸附包括扩散，重力沉积，物理拦截和惯性碰撞等，在0.1μm～1μm的粒径范围内过滤效率很差，而另一种过滤方式如活性炭吸附又具有很短的寿命。此外，应用依据电能的静电吸附方式，吸附效果不错，但是由于需要以传统电源提供电能，对过滤膜片的寿命有了很大的限制。此外，传统的过滤方式，特别是物理过滤都是以牺牲透气性提高压力差来提高过滤效率。这样一来，在相同的压差下，很难找到一种传统的头戴式过滤设备可以将小于1μm的颗粒过滤掉并兼顾过滤效率和透气性。因此，需要开发出一种新型的呼吸防护设备，能够过滤粒径小于1μm的颗粒，且提高粒径过滤效率和使用寿命。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种摩擦电吸附面罩，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种摩擦电吸附面罩，包括：面罩载体100，上面设置有进气口200；第一摩擦层202，位于该面罩载体100的进气口200的位置；以及第二摩擦层204，与该第一摩擦层202可接触、可分离、可摩擦；其中，该第一摩擦层202与第二摩擦层204为摩擦电极序不同的材料。在本公开的一些实施例中，摩擦电吸附面罩还包括：第一摩擦层载体201，设置于第一摩擦层202的背侧，与第一摩擦层202接触；以及第二摩擦层载体203，设置于第二摩擦层204的背侧，与第二摩擦层204接触。在本公开的一些实施例中，在面罩载体200上还设置有出气口300；该摩擦电吸附面罩还包括：出气口阀门片301，设置于出气口300的位置，实现出气口300的开闭。在本公开的一些实施例中，摩擦电吸附面罩还包括：第一滑动杆102，一侧固定于面罩载体100上的进气口200所在位置；以及第二滑动杆103，一侧固定于面罩载体100上的出气口300所在位置；其中，第二摩擦层203设置于第一滑动杆102上，随着第一滑动杆102运动；出气口阀门片301设置于第二滑动杆103上，随着第二滑动杆103运动。在本公开的一些实施例中，第一摩擦层载体201与第一摩擦层202的材料均为透气性材料。在本公开的一些实施例中，第一摩擦层202的材料为以下材料中的一种或几种：聚酰亚胺、尼龙或聚偏氟乙烯；第一摩擦层载体201的材料为如下材料中的一种或几种：铜网、不锈钢网、无纺布或编织布；第二摩擦层204的材料为如下材料中的一种或几种：铜、不锈钢或金；第二摩擦层载体203的材料为硅胶或橡胶。在本公开的一些实施例中，第一摩擦层载体201第一摩擦层202的材料的透气率高于550mm/s；第二摩擦层载体203与第二摩擦层204的材料的透气率低于45mm/s。在本公开的一些实施例中，面罩载体100的材料为高分子材料，包括：硅胶、橡胶或聚氯乙烯。在本公开的一些实施例中，进气口200的形状包括：直线型封闭图形、弧线形封闭图形及其组合；第一摩擦层202的形状与进气口200的形状相同；第二摩擦层204的形状包括：直线型封闭图形、弧线形封闭图形及其组合。在本公开的一些实施例中，第二摩擦层204的大小满足如下条件：覆盖第一摩擦层202。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的摩擦电吸附面罩，具有以下有益效果：通过将摩擦纳米发电机置入摩擦电吸附面罩的进气口处，通过呼气与吸气的反复过程，将人体呼吸过程中的机械能转化为电能，并且摩擦层也兼具过滤层的作用，实现对外界小粒径颗粒的静电吸附和有效过滤，提高了粒径过滤效率，并延长了过滤膜片的使用寿命。附图说明图1A为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩的结构剖面示意图。图1B为根据本公开实施例图1A所示摩擦电吸附面罩沿着A-A线的截面结构示意图。图2为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩在呼气-吸气的一个周期内的工作原理图，其中，(a)为呼气状态下，对应的出气口打开，第一摩擦层与第二摩擦层接触摩擦，产生接触电荷的示意图；(b)为吸气的中间过程中，出气口关闭，随着气流经过第一摩擦层的颗粒被第一摩擦层静电吸附的示意图；(c)为吸气的末状态，颗粒被不断吸附，对应的第一摩擦层与第二摩擦层的表面电荷量降至最低的示意图；(d)为在再次呼气开始时，出气口逐渐打开，进气口逐渐关闭，使第二摩擦层向着第一摩擦层运动的示意图。图3为本公开实施例的摩擦电吸附面罩和单纯的过滤膜片在四个小时之内对颗粒进行过滤后的电势变化对比图。图4为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩在四个小时之内对不同粒径颗粒的过滤效率结果图。图5为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩和现有传统的过滤方式对粒径在0.1μm～1μm之间的颗粒的过滤效率对比图。图6A为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩和商业口罩的压差对比图。图6B为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩和商业口罩对于粒径为0.5μm的颗粒的过滤效果对比图。图6C为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩和商业口罩对于粒径为2.5μm的颗粒的过滤效果对比图。【符号说明】100-面罩载体；102-第一滑动杆；103-第二滑动杆；200-进气口；201-第一摩擦层载体；202-第一摩擦层；203-第二摩擦层载体；204-第二摩擦层；300-出气口；301-出气口阀门片。具体实施方式本公开提供了一种摩擦电吸附面罩，通过将摩擦纳米发电机置入摩擦电吸附面罩的进气口处，通过呼气与吸气的反复过程，将人体呼吸过程中的机械能转化为电能，并且摩擦层也兼具过滤层的作用，实现对外界小粒径颗粒的静电吸附和有效过滤，提高了粒径过滤效率，并延长了过滤膜片的使用寿命。为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种摩擦电吸附面罩。图1A为根据本公开实施例摩擦电吸附面罩的结构剖面示意图；图1B为根据本公开实施例图1A所示摩擦电吸附面罩沿着A-A线的截面结构示意图。结合图1A和图1B，本公开的摩擦电吸附面罩，包括：面罩载体100；进气口200，包括：第一摩擦层载体201，固定于面罩载体100上；第一摩擦层202，与第一摩擦层载体201接触；第一滑动杆102，一侧固定于面罩载体100上；第二摩擦层载体203，设置于第一滑动杆102上；以及第二摩擦层204，与第二摩擦层载体203接触，与第一摩擦层202可接触、可摩擦；出气口300，包括：第二滑动杆103，一侧固定于面罩载体上；以及出气口阀门片301，设置于第二滑动杆103上，实现出气口的开闭。下面对本公开摩擦电吸附面罩的组成部分进行详细介绍。面罩载体100的材料可以为如下材料中的一种或几种：硅胶、橡胶或聚氯乙烯PVC等高分子材料，优选环保、健康对于人体有亲和性的材料；进气口200设置于面罩的上半部分，对应人体的头部鼻腔和口腔的位置；进气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦电吸附面罩，包括：面罩载体(100)，上面设置有进气口(200)；第一摩擦层(202)，位于所述面罩载体(100)的进气口(200)的位置；以及第二摩擦层(204)，与所述第一摩擦层(202)可接触、可分离、可摩擦；其中，所述第一摩擦层(202)与第二摩擦层(204)为摩擦电极序不同的材料。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦电吸附面罩，包括：面罩载体(100)，上面设置有进气口(200)；第一摩擦层(202)，位于所述面罩载体(100)的进气口(200)的位置；以及第二摩擦层(204)，与所述第一摩擦层(202)可接触、可分离、可摩擦；其中，所述第一摩擦层(202)与第二摩擦层(204)为摩擦电极序不同的材料。2.根据权利要求1所述的摩擦电吸附面罩，还包括：第一摩擦层载体(201)，设置于所述第一摩擦层(202)的背侧，与所述第一摩擦层(202)接触；以及第二摩擦层载体(203)，设置于所述第二摩擦层(204)的背侧，与所述第二摩擦层(204)接触。3.根据权利要求1或2所述的摩擦电吸附面罩，其中：所述面罩载体(200)上还设置有出气口(300)；所述摩擦电吸附面罩还包括：出气口阀门片(301)，设置于所述出气口(300)的位置，实现出气口(300)的开闭。4.根据权利要求1至3任一项所述的摩擦电吸附面罩，还包括：第一滑动杆(102)，一侧固定于面罩载体(100)上的进气口(200)所在位置；以及第二滑动杆(103)，一侧固定于面罩载体(100)上的出气口(300)所在位置；其中，所述第二摩擦层(203)设置于所述第一滑动杆(102)上，随着所述第一滑动杆(102)运动；所述出气口阀门片(301)设置于所述第二滑动杆(103)上，随着所述第二滑动杆(103)运动。5.根据权利要求2至4任...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，王中林，刘国旭，聂锦辉，韩昌报，
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