可穿戴摩擦电纳米发电机、设备及其制备方法技术

本申请实施例公开了一种可穿戴摩擦电纳米发电机、设备及其制备方法，所示可穿戴摩擦电纳米发电机，包括：第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层依次包括电极层、粘连层、介电层和摩擦负极材料层，所述第二摩擦层依次包括摩擦正极材料层、介电层、粘连层和电极层，所述电极层为导电织物，所述导电织物包括非金属织物，所述非金属织物上聚合聚苯胺，所述第一摩擦层和第二摩擦层的位置关系被配置为：所述摩擦负极材料层和所述摩擦正极材料层相对设置。在本申请实施例中，以传统织物作为可穿戴摩擦电纳米发电机的电极层，使得可穿戴摩擦电纳米发电机具有很高的柔性，可以和普通织物一样折叠、拉伸或弯曲。拉伸或弯曲。拉伸或弯曲。

【技术实现步骤摘要】
可穿戴摩擦电纳米发电机、设备及其制备方法


[0001]本申请涉及摩擦电纳米发电机
，特别是涉及一种可穿戴摩擦电纳米发电机、设备及其制备方法。

技术介绍

[0002]摩擦电纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)是一种能量产生单元，在其内部的电路中，由于摩擦起电效应，两个摩擦电极性不同的摩擦材料薄层之间会发生电荷转移而使得二者之间形成一个电势差；在外部电路中，电子在电势差的驱动下在两个分别粘贴在摩擦材料层背面的电极之间或者电极与地之间流动，从而来平衡这个电势差。其具有体积小，能够将微弱的机械能转化为电能输出的特点。
[0003]在可穿戴应用领域，由于摩擦电纳米发电机的金属电极具有一定的硬度，对可穿戴器件的柔韧性具有较大的影响。例如，相关技术中，摩擦电纳米发电机的金属电极中包含金属铜箔，与可拉伸的聚合物摩擦层相比，金属铜箔上的应力分布更加集中，且金属材料在汗水侵蚀下通常不稳定，导致抗汗腐蚀能力差。这些问题严重限制了摩擦电纳米发电机在可穿戴领域的应用。

技术实现思路

[0004]本申请实施例中提供了一种可穿戴摩擦电纳米发电机、设备及其制备方法，以利于解决现有技术中可穿戴摩擦电纳米发电机柔韧性较差的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种可穿戴摩擦电纳米发电机，包括：第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层依次包括电极层、粘连层、介电层和摩擦负极材料层，所述第二摩擦层依次包括摩擦正极材料层、介电层、粘连层和电极层，所述电极层为导电织物，所述导电织物包括非金属织物，所述非金属织物上聚合聚苯胺，所述第一摩擦层和第二摩擦层的位置关系被配置为：所述摩擦负极材料层和所述摩擦正极材料层相对设置，所述第一摩擦层和第二摩擦层可相对运动，当所述第一摩擦层和第二摩擦层可相对运动时，所述第一摩擦层和第二摩擦层之间产生电势差。
[0006]优选地，所述粘连层为聚己内酯，所述介电层为聚氨酯，所述摩擦负极材料层为聚四氟乙烯或聚四氟乙烯衍生物，所述摩擦正极材料层为尼龙。
[0007]优选地，所述非金属织物为尼龙、棉纶、腈纶、涤纶和/或纤维。
[0008]优选地，所述电极层的厚度为500
‑
600μm。
[0009]优选地，所述粘连层的厚度为10
‑
20μm。
[0010]优选地，所述介电层的厚度为20
‑
30μm。
[0011]优选地，所述摩擦负极材料层和/或摩擦正极材料层的厚度为20
‑
30μm。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种可穿戴摩擦电纳米发电机的制备方法，包括：
[0013]将聚苯胺在非金属织物上进行原位聚合，获得电极层，所述电极层的基底为所述非金属织物；
[0014]在所述电极层上依次静电纺丝聚己内酯、聚氨酯和聚四氟乙烯或聚四氟乙烯衍生物，和/或在所述电极层上依次静电纺丝聚己内酯、聚氨酯和尼龙；
[0015]将所述静电纺丝获得的材料进行热压处理，获得第一摩擦层和/或第二摩擦层，所述第一摩擦层依次包括电极层、聚己内酯层、聚氨酯层和聚四氟乙烯或聚四氟乙烯衍生物层，所述第二摩擦层依次包括电极层、聚己内酯层、聚氨酯层和尼龙层。
[0016]第三方面，本申请实施例提供了一种呼吸监测设备，包括第一方面任一项所述第一摩擦层和第二摩擦层；
[0017]所述第一摩擦层和第二摩擦层的位置关系被配置为：当用户使用所述呼吸监测设备时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层重叠设置组成摩擦电纳米发电机，且当用户的呼吸状态不同时，所述述第一摩擦层和所述第二摩擦层的相对运动状态不同，所述摩擦电纳米发电机输出不同的电信号。
[0018]第四方面，本申请实施例提供了一种信息传输设备，手套和触碰电极；
[0019]所述手套采用第一方面任一项所述的第一摩擦层制备，所述触碰电极采用第一方面任一项所述的第二摩擦层制备；或者，所述手套采用第一方面任一项所述的第二摩擦层制备，所述触碰电极采用第一方面任一项所述的第一摩擦层制备；
[0020]当用户使用时，用户佩戴所述手套，通过所述手套触摸所述触碰电极输出相应的电信号。
[0021]在本申请实施例中，以传统织物作为可穿戴摩擦电纳米发电机的电极层，使得可穿戴摩擦电纳米发电机具有很高的柔性，可以和普通织物一样折叠、拉伸或弯曲。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种可穿戴摩擦电纳米发电机的结构示意图；
[0024]图2为本申请实施例提供的一种电镜扫描图；
[0025]图3为本申请实施例提供的一种可穿戴摩擦电纳米发电机的制备方法流程示意图；
[0026]图4为本申请实施例提供的一种呼吸监测设备的输出信号示意图；
[0027]图5为本申请实施例提供的一种信息传输设备的输出信号示意图；
[0028]图6为一种电阻性传感器引入接触电阻前后输出电压信号示意图；
[0029]图7本申请实施例提供的一种可穿戴摩擦电纳米发电机引入接触电阻前后输出电压信号示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护
的范围。
[0031]图1为本申请实施例提供的一种可穿戴摩擦电纳米发电机的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种电镜扫描图，其中，图2(a)为非金属织物，图2(b)为聚合聚苯胺后的非金属织物，图2(c)为聚己内酯纳米纤维膜，图2(d)为聚氨酯纳米纤维膜，图2(e)聚四氟乙烯纳米纤维膜，图2(f)尼龙纳米纤维膜。如图1并结合图2所示，所述可穿戴摩擦电纳米发电机包括：第一摩擦层110和第二摩擦层120，所述第一摩擦层110依次包括电极层101、粘连层102、介电层103和摩擦负极材料层104，所述第一摩擦层110依次包括摩擦正极材料层105、介电层103、粘连层102和电极层101，所述电极层101为导电织物，所述导电织物包括非金属织物，所述非金属织物上聚合聚苯胺，通过在非金属织物上聚合聚苯胺，使得非金属织物形成具有导电性质的织物基底，具备导电性。
[0032]所述第一摩擦层110和第二摩擦层120的位置关系被配置为：所述摩擦负极材料层104和所述摩擦正极材料层105相对设置，所述第一摩擦层110和第二摩擦层120可相对运动，当所述第一摩擦层110和第二摩擦层120可相对运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，包括：第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层依次包括电极层、粘连层、介电层和摩擦负极材料层，所述第二摩擦层依次包括摩擦正极材料层、介电层、粘连层和电极层，所述电极层为导电织物，所述导电织物包括非金属织物，所述非金属织物上聚合聚苯胺，所述第一摩擦层和第二摩擦层的位置关系被配置为：所述摩擦负极材料层和所述摩擦正极材料层相对设置，所述第一摩擦层和第二摩擦层可相对运动，当所述第一摩擦层和第二摩擦层可相对运动时，所述第一摩擦层和第二摩擦层之间产生电势差。2.根据权利要求1所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述粘连层为聚己内酯，所述介电层为聚氨酯，所述摩擦负极材料层为聚四氟乙烯或聚四氟乙烯衍生物，所述摩擦正极材料层为尼龙。3.根据权利要求2所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述非金属织物为尼龙、棉纶、腈纶、涤纶和/或纤维。4.根据权利要求1所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述电极层的厚度为500
‑
600μm。5.根据权利要求1所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述粘连层的厚度为10
‑
20μm。6.根据权利要求1所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述介电层的厚度为20
‑
30μm。7.根据权利要求1所述的可穿戴摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦负极材料层和/或摩擦正极材料层的厚度为20
‑
30μm。8.一种可穿戴摩擦电纳米发...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙云泽，宋威志，邱荟静，王晓雄，王宁，吴俊鹏，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：