一种基于皮革的电能发生与采集器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于皮革的电能发生与采集器件，包括皮革本体、导电材料和高分子聚合物，导电材料与皮革复合得到电能发生与采集器件的电极，高分子聚合物与电能发生与采集器件的电极复合得到所述电能发生与采集器件。该电能发生与采集器件为可自生电的柔性材料，该材料具有很好的柔性，并且机械性能良好；且制备方法简单，原料易得，可大规模生产，可被广泛应用于能量收集、传感、监测和安全等研究领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于皮革的电能发生与采集器件
本专利技术涉及一种基于皮革的电能发生与采集器件
技术介绍
近年来，随着电子设备的快速发展，独立地为柔性电子器件持续供电的新型能源亟需发展，这种能源可以广泛的应用于化学-生物传感器、机器人、微机电系统(MEMS)和可穿戴电子设备等各个领域。电能发生器件由于其具有质量轻、安全性高、清洁环保及可持续性等一系列优点,正在成为人们关注的焦点。它不受外界环境包括温度、湿度、光强等因素影响。目前,这类器件研究的重点主要是利用摩擦起电效应和静电感应的耦合效应将行走、打字甚至呼吸、眨眼、心跳等机械能转化为电能，继而为可穿戴器件持续稳定地供电。目前研究的电能发生器件主要基于聚合物的基底和纳米级别的尺寸，限制了它的能量转化效率、输出功率、脉冲式的电信号的稳定性和可穿戴性,这也成为它在实际应用中亟待解决的难题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于皮革的电能发生与采集器件，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。本专利技术提供一种基于皮革的电能发生与采集器件，包括皮革本体、导电材料和高分子聚合物，所述导电材料与所述皮革复合得到电能发生与采集器件的电极，所述高分子聚合物与所述电能与采集发生器件的电极复合得到所述电能与采集发生器件。在一些实施方式中，皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种。在一些实施方式中，高分子聚合物包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子聚合物优选为聚偏氟乙烯、乙基纤维素和甲基丙烯酸甲酯。在一些实施方式中，导电材料为碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物、导电墨水的一种或多种。其中，碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物等导电材料，都是采用成熟的现有技术合成或者商业购买。具体的，碳基材料为碳纳米管及其衍生物、石墨烯及其衍生物等，如酸化碳纳米管和氧化石墨烯；金属纳米材料为金纳米线、银纳米线、铜纳米线或纳米金等零维、一维以及二维的纳米材料；非金属纳米材料为硅纳米线、有机半导体纳米线等；导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等及其衍生物，导电墨水为市售的导电墨水。优选的，导电材料为碳纳米管及其衍生物、金属纳米线、石墨烯及其衍生物。在一些实施方式中，导电材料为碳纳米管衍生物或石墨烯衍生物，优选为酸化碳纳米管、氧化石墨烯；或者导电材料是导电聚合物，如聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。其中，导电聚合物在混合过程中在皮革上直接原位合成。比如，聚吡咯的合成方式为，在抽滤过程中将单体吡咯的溶液倒在皮革上，待皮革完全浸没后，加入三氯化铁水溶液，在冰水浴中反应完全后，进行抽滤并冲洗干净，得到在皮革上直接原位聚合的聚吡咯。由于皮革本体具有的官能团羧基、氨基、羟基、巯基、双硫键等，上述的导电材料，碳纳米管衍生物、石墨烯衍生物或者原位合成的导电聚合物，可以通过化学键或者氢键等的分子间相互作用力与皮革本体结合在一起，或者通过静电吸附与皮革本体结合在一起，以增强导电材料与皮革本体的结合，解决由于导电材料脱落导致功能化丧失的问题。在一些实施方式中，复合的方法为机械搅拌、抽滤、涂覆、喷涂、打印或转鼓混合中的一种。具体的，比如抽滤：将皮革本体裁剪至砂芯漏斗直径大小相匹配，置于砂芯漏斗上，用循环水泵对导电材料配制的溶液抽滤，通过控制抽滤的次数，即控制每块皮革上面导电材料的质量，最后通过清洗、烘干。同样的，将高分子聚合物配制的溶液进行抽滤、涂覆、喷涂等方式进行复合。其中，高分子聚合物配制的溶液优选为：将聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮，乙基纤维素溶解于甲苯/乙醇为4/1的混合溶剂中，聚甲基丙烯酸甲酯溶解于苯酚溶液。一种基于皮革的电能发生与采集器件用于能量收集、传感、监测和安全的
本专利技术的有益效果：1、本专利技术实施例的基于皮革的电能发生与采集器件为可自生电的柔性材料，该材料具有很好的柔性，并且机械性能良好；2、本专利技术实施例的基于皮革的电能发生与采集器件制备方法简单，原料易得，可大规模生产；3、本专利技术实施例的基于皮革的电能发生与采集器件可应用于能量收集、传感、监测和安全等研究领域。附图说明图1为实施例1中得到的基于皮革的电能发生与采集器件的输出电流与时间的关系图；图2为实施例1中得到的基于皮革的电能发生与采集器件的输出电压与时间的关系图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本专利技术的性能，而不能仅局限于下面的实施例。实施例1：基于金属纳米材料的电能发生与采集器件的电极制备预备二层牛蓝湿皮，剪取与砂芯漏斗直径大小相匹配的二层牛皮。将商业购买的银纳米线水溶液中，配制浓度为0.5mg/mL的银纳米线水溶液备用。皮革替换抽滤过程中的滤纸等作用，取10mL之前配置的银纳米线水溶液，加入皮革上，用循环水泵进行抽滤后，将皮革置于60℃的烘箱烘干，得到基于皮革的电能发生与采集器件的电极部分。基于皮革的电能发生与采集器件的制备及组装将聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中配制成167mg/mL的溶液，用涂覆的方法与实施例1中基于皮革的电能发生与采集器件的电极部分进行复合，得到基于皮革的电能发生与采集器件。当电能发生器件折叠后接触不断地进行循环相对运动或者两个电能发生器件相互接触后不断地进行循环相对运动，可以检测基于皮革的电能发生与采集器件输出的电流和电压的信号。如图1所示，为电能发生与采集器件折叠后接触不断地进行循环相对运动产生的电流信号；如图2所示，为电能发生与采集器件折叠后接触不断地进行循环相对运动产生的电压信号。说明该电能发生器件可用于产生和采集电能。本专利技术提供的实施方案提供了一种可自生电的柔性材料，该材料具有很好的柔性，并且机械性能良好；且该电能发生器件制备方法简单，原料易得，可大规模生产。以上表述仅为本专利技术的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于皮革的电能发生与采集器件，其特征在于，包括皮革本体、导电材料和高分子聚合物，所述导电材料与所述皮革复合得到电能发生与采集器件的电极，所述高分子聚合物与所述电能发生与采集器件的电极复合得到所述电能发生与采集器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于皮革的电能发生与采集器件，其特征在于，包括皮革本体、导电材料和高分子聚合物，所述导电材料与所述皮革复合得到电能发生与采集器件的电极，所述高分子聚合物与所述电能发生与采集器件的电极复合得到所述电能发生与采集器件。2.根据权利要求1所述的一种基于皮革的电能发生与采集器件，其特征在于，所述皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种。3.根据权利要求1所述的一种基于皮革的电能发生与采集器件，其特征在于，所述高分子聚合物包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。4.根据权利要求1所述的一种基于皮革的电能发生与采集器件，其特征在于，所述导电材料为碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物、导电墨水的一种或多种。5.根据权利要求4所述的一种基于皮革的电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍峰蔚，刘一涵，李盛，吴健生，邹冰花，张康，梁岩龙，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32