基于自供能的柔性可延展力学传感系统及制备方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于自供能的柔性可延展力学传感系统及制备方法，包括：相连接的基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机、可拉伸叉指电极超级电容器阵列和基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器。其利用纳米发电机给叉指电极超级电容器阵列充电，在此基础上借助叉指电极超级电容器阵列给基于石墨烯的力学传感器供能。在此系统中，基于褶皱电极的纳米发电机、叉指电极的超级电容器阵列和基于褶皱形貌石墨烯的力学传感器均具有柔性可延展特性，因此该自供能的力学传感器系统可以应用于便携式、可穿戴、可植入电子器件平台。

【技术实现步骤摘要】
基于自供能的柔性可延展力学传感系统及制备方法
本专利技术属于传感器
，尤其涉及一种基于自供能的柔性可延展力学传感系统及制备方法。
技术介绍
近十年来，随着智能柔性可穿戴设备在医疗健康监护、人机融合、人工智能等领域的广泛应用，柔性电子技术向智能化、集成化、多功能化的方向快速发展。尽管柔性电子器件在降低功耗方面取得了重要进展，但能源的供给和消耗依然是柔性电子发展最关键的限制因素，研究开发基于新型能源高效采集的自主式供电柔性传感器成为柔性智能电子的重要研究方向。此外，人体会持续的产生广泛的生物信号，生理机械信号(如压力、应力的触觉感知)和生物化学信号等信号。然而，传统的力学传感器不仅过于庞大且不具备柔性，很难满足贴合皮肤、可穿戴和可植入的需求；并且需要外接电源提供能量，会降低传感器的寿命并造成环境污染。因此，利用人体自身生理机械信号构建摩擦纳米发电机以收集能量，借助柔性超级电容器存储能量，实现对柔性可穿戴力学传感器供能，获得自供能的力学传感系统具有重大的科学意义和市场价值。
技术实现思路
针对现有传感技术存在的缺陷和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于，包括：相连接的基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机、可拉伸叉指电极超级电容器阵列和基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器；/n所述基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机包括：作为上摩擦层的平面电极硅树脂薄膜和作为下摩擦层的褶皱电极硅树脂薄膜；所述上摩擦层和下摩擦层通过设置在边沿的弹性连接件构成连接；/n所述可拉伸叉指电极超级电容器阵列包括：硅树脂薄膜柔性基底、以及固定在所述硅树脂薄膜柔性基底上的叉指结构的激光诱导石墨烯泡沫超级电容器阵列；/n所述基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器包括：褶皱石墨烯层和所述褶皱石墨烯表面的贵金属电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于，包括：相连接的基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机、可拉伸叉指电极超级电容器阵列和基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器；
所述基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机包括：作为上摩擦层的平面电极硅树脂薄膜和作为下摩擦层的褶皱电极硅树脂薄膜；所述上摩擦层和下摩擦层通过设置在边沿的弹性连接件构成连接；
所述可拉伸叉指电极超级电容器阵列包括：硅树脂薄膜柔性基底、以及固定在所述硅树脂薄膜柔性基底上的叉指结构的激光诱导石墨烯泡沫超级电容器阵列；
所述基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器包括：褶皱石墨烯层和所述褶皱石墨烯表面的贵金属电极。


2.根据权利要求1所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于：所述平面电极硅树脂薄膜包括平面硅树脂薄膜层和在平面硅树脂薄膜层上生长的平面电极层；所述褶皱电极硅树脂薄膜通过在预拉伸的硅树脂薄膜上生长电极层后释放预拉伸获得。


3.根据权利要求1所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于：所述叉指结构的激光诱导石墨烯泡沫超级电容器阵列上设置有固态电解质。


4.根据权利要求1所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于：所述可拉伸叉指电极超级电容器阵列通过硅树脂薄膜封装层封装。


5.根据权利要求3所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于：硅树脂材料采用聚二甲基硅氧烷和共聚酯；电极材料为金、银、铝、铂、铜、镍、铁、锌、镁中的一种或多种；所述固态电解质为PVA/KCl、PVA/KOH、PVA/H2SO4、PVA/H3PO4、PVA/LiCl、PVA/LiOH中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统，其特征在于：所述基于褶皱电极材料的可拉伸纳米发电机与可拉伸叉指电极超级电容器阵列之间的连接回路上设置有整流器；所述可拉伸叉指电极超级电容器阵列和基于褶皱形貌石墨烯电极的力学传感器的连接回路上设置有电流表和电压表。


7.根据权利要求1所述的基于自供能的柔性可延展力学传感系统的制备方法，其特征在于：所述基于褶皱电极材料的可拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚，王军，李伟启，黄春雷，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建;35