一种基于超拉伸可穿戴多功能水凝胶的摩擦纳米发电机构建方法与智能应用技术

本发明专利技术属于摩擦纳米发电机技术领域，具体涉及基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶电极构建的单电极模式摩擦电传感器及制备方法和应用。所述摩擦电传感器采用单电极模式进行构建，VHB薄膜作为摩擦层，柔性多功能水凝胶作为电极。所述摩擦电传感器应用于摩擦发电文字识别检测系统，所述摩擦发电运动检测系统可用于检测文字书写信号的特征，结合卷积神经网络(CNN)分类模型可实现文字信号的精确识别。本发明专利技术提出的这种基于摩擦电的运动检测传感器具有更快的响应速度和更好的分辨能力，通过摩擦电传感器把外部机械刺激转化为对应强度的电脉冲，不需要电池供电，避免传感器对电池电源的依赖。源的依赖。源的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超拉伸可穿戴多功能水凝胶的摩擦纳米发电机构建方法与智能应用


[0001]本专利技术属于摩擦纳米发电机
，具体涉及基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶和单电极模式摩擦电传感器及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前随着物联网，人机交互等技术的发展，可穿戴电子器件的也随之推动前进。可穿戴电子器件不仅可以模仿人体皮肤的柔韧性、柔软度和感官表现，还可以将外部刺激转化为电信号。现在各个领域有着飞速的发展，如电子皮肤，软晶体管等。可穿戴电子器件可以直接穿戴于人体表面对人体信号进行监测，从而对人体行为进行分析。但是可穿戴电子器件也存在电量供给方面的问题，目前的电源模块仍然存在刚性、非柔性，特别是需要循环充电和更换的问题，严重限制了其广泛应用。
[0003]因此针对于此可以采用摩擦纳米发电机(TENGs)技术对电子器件进行供电，可拉伸摩擦电纳米发电机是一种很有前途的创新技术，可以将包括人类活动以及机械变化在内的各种机械能转化为电能。摩擦纳米发电机作为一种能量产生单元，由于摩擦起电效应，两个摩擦电极性不同的摩擦材料之间会发生电荷转移而使得二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶，其特征是：所述水凝胶由聚丙烯酰胺、HPMC和MXene组成，其中MXene为导电材料，HPMC和MXene使水凝胶形成双网状结构，增强了水凝胶的稳定性及应变性能和回收性能。2.基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶的制备方法，所述水凝胶具有权利要求1所述的结构，其特征是：制备步骤包括：(1)制备MXene溶液：向反应器中加入浓盐酸，再加入氟化锂搅拌5分钟；将所得混合溶液静置，为了防止放热反应的剧烈反应，将Ti3AlC2分批次缓慢加入反应器中，时间超过5分钟，并连续搅拌24小时；将产物用去离子水冲洗混合溶液，在离心机中以3500转/分离心5分钟，重复上述步骤多次，直至混合溶液pH为6，收集离心管中的沉淀物；将离心管中收集的沉淀溶解在去离子水中，对混合溶液进行超声处理1h，最后将超声后的混合溶液以3500转/分离心1h，收集上清液完成MXene溶液制备；(2)制备HPMC溶液：将HPMC加入去离子水中，连续搅拌2小时，使HPMC完全溶解，得到5％的溶液；(3)在(2)中加入(1)中的MXene水溶液和AM粉，1wt％的MBAA溶液和10wt％的AIBI引发剂溶液；(4)将(3)的溶液在真空室中脱气2小时，倒入2
×
5cm2硅胶模具中，在氩气保护下50度原位聚合3小时，得到柔性多功能水凝胶。3.基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶电极构建的单电极模式摩擦电传感器，所述水凝胶具备权利要求1所述的结构或根据权利要求2所述的方法制备，其特征是：所述摩擦电传感器为接触分离模式，柔性多功能水凝胶作为电极层，VHB作为摩擦层。4.根据权利要求3所述的基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶电极构建的单电极模式摩擦电传感器，其特征是：所述接触分离模式的摩擦电传感器从上至下依次是VHB薄膜、丙烯酰胺水凝胶电极、铜导线、VHB薄膜，所述的水凝胶电极厚度为2毫米。5.根据权利要求3所述的基于丙烯酰胺的柔性多功能水凝胶电极构建的单电极模式摩擦电传感器，其特征是：在同一绝缘的摩擦层表面能够同时在不同部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬至，李康帅，王微微，张昊，周兰娟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：