[發明專利]具有織物結構的摩擦納米發電傳感器陣列

有效

• 申請號: 201810982169.X
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110864827B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 范興;李函;張楠楠;周黃;楊玉欣;陶長元;杜軍;劉仁龍;孔令峰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;H02N1/04
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚春艷

本發明提供了一種具有織物結構的摩擦納米發電傳感器陣列，其特征在于：由絕緣間隔線、低親電性摩擦發電纖維電極、高親電性摩擦發電纖維電極和其它不導電纖維經緯交錯編織而成，一根所述高親電摩擦發電纖維電極與兩根所述絕緣間隔線構成一組纖維組，所述高親電性摩擦發電纖維電極位于兩根絕緣間隔線之間，且所述絕緣間隔線的直徑大于高親電摩擦發電纖維電極的直徑，在其中一個方向其它不導電纖維和低親電性摩擦發電纖維電極間隔分布，在另一個方向上，纖維組和其它不導電纖維間隔分布；在編織過程中，單根經線與緯線的界面壓強為0.5kPa?5MPa，單根經線的拉力范圍為10^?3N?10N?？梢愿兄獕毫π螤罴按笮。⑶铱梢赃m用于任意工作平面，輕薄、柔軟、可穿戴。

技術領域

本發明涉及一種摩擦納米發電傳感器陣列，特別涉及一種具有織物結構的摩擦納米發電傳感器陣列。

背景技術

在電子產品和電子技術快速發展的今天，可穿戴柔性電子技術已經成為當前發展的潮流趨勢；已經有越來越多的柔性電子器件應用于能量儲存與轉換、壓力傳感和便攜設備。其中壓力傳感器在人機交互、人體運動感知、健康監測、智能機器人和電子皮膚等領域有廣泛的潛在應用價值。如現有的智能機器人具有一定的思考、決策、語言交流和操作功能等；但在觸覺感應方面還有很大的欠缺；因此可穿戴柔性壓力傳感器作為電子皮膚必將給人機交互、智能機器人等領域帶來巨大的革新。傳統壓力傳感陣列存在柔性、透氣性差，準確度低，制備工藝復雜及制備成本高等問題。

具有平面成像能力的柔性可穿戴壓力傳感陣列受到國際研究的廣泛關注。然而，目前的壓力傳感成像陣列大都采用納米微刻蝕方法加工。這種方法存在成本高、工藝復雜和制造設備昂貴等缺點。近年來，以柔性壓力傳感纖維等為代表的新型柔性傳感器件的出現，使壓力傳感器的基底不再局限于平板式的高分子薄膜，不僅提高了器件的靈活性，且可與當今的紡織技術混合使用，來制備壓力傳感電子皮膚織物，已引起各界的廣泛關注。

本發明的發明人范興等早期申請的中國專利申請201611041714.2公開了一種纖維電極的編織方法。纖維結構電極的靈活性和柔性，為摩擦納米傳感紡織品的構建提供了更多的可能，金屬導電纖維基底良好的導電性也為傳感織物的大面積化提供了更多的便利。如果能通過編織將纖維結構的傳感器編織成織物結構的陣列，將使其具有輕薄、柔軟、可穿戴、性價比高、靈敏度高等可穿戴傳感織物的優良性質，且能夠通過對編織紋路的設計，豐富產品的外觀多樣性以及功能，并且可大規模生產應用的方法成了本領域重要研究的課題。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種具有織物結構的摩擦納米發電傳感器陣列，可以感知壓力形狀及大小，并且可以適用于任意工作平面，輕薄、柔軟、可穿戴。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種具有織物結構的摩擦納米發電傳感器陣列，其特征在于：由絕緣間隔線、低親電性摩擦發電纖維電極、高親電性摩擦發電纖維電極和其它不導電纖維經緯交錯編織而成，一根所述高親電摩擦發電纖維電極與兩根所述絕緣間隔線并排設置構成一組纖維組，所述高親電性摩擦發電纖維電極位于兩根絕緣間隔線之間，且所述絕緣間隔線的直徑大于高親電摩擦發電纖維電極的直徑；

編織時，在其中一個方向其它不導電纖維和低親電性摩擦發電纖維電極間隔分布，

在另一個方向上，纖維組逐一織入或纖維組與其它不導電纖維間隔織入；

在編織過程中，單根經線與緯線的界面壓強為0.5kPa-5MPa，單根經線的拉力范圍為10^-3N-10N。