[發明專利]一種發電織物結構

有效

• 申請號: 201910317579.7
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109936306B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 史晶晶;楊恩龍;易洪雷
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02N2/00;D04B1/14
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種發電織物結構及其制備方法，涉及壓電智能織物技術領域。本發明提供的一種發電織物結構及其制備方法，通過采用以芯電極作為芯層，PVDF纖維作為殼層的連接紗線與導電紗線織造的第一導電織物和第二導電織物共同制備發電織物結構，以極化后連接紗線中的芯電極作為輸出電極，第一導電織物和第二導電織物中的導電紗線作為另一個電極，使得第一導電織物和第二導電織物受外力發生形變時，連接紗線的PVDF纖維殼層內表面和外表面之間因壓電效應產生極性相反的電荷并形成電勢差，從而產生電流，該發電織物結構用于智能織物后，由于壓電電勢差來自于PVDF纖維殼層的內外表面，獨特的發電結構可避免短路現象的發生，且對電荷的收集效率較高。

技術領域

本發明涉及壓電智能織物技術領域，特別涉及一種發電織物結構及其制備方法。

背景技術

智能織物是通過跨學科和交互領域來研發而成的紡織品及成衣制品，需通過整合傳感、驅動、電子、能量等因素對紡織結構進行創新。由于智能織物具有功能多、穿著輕巧舒適的特點，被視為高生活品質的促進者和生物醫學發展的推進者。

發電織物結構可以因機械變形產生電場，也可以因電場作用產生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料已被用來制作智能結構，此類結構除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能。發電織物結構具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，可應用于穿戴傳感器、能量收集器及致動器等智能織物來使用。

在實現本發明的過程中，發明人發現相關技術至少存在以下問題：

相關技術提供的發電織物結構中，壓電電勢差從壓電紗線的兩端產生，當發電織物結構應用于智能織物后，很容易因用戶的操作不當導致多根壓電紗線相互接觸，進而使得智能織物發生短路現象，嚴重影響用戶對智能織物的用戶體驗。

發明內容

針對相關技術存在的上述問題，本發明提供了一種發電織物結構及其制備方法，該發電織物結構的適用環境廣泛，獨特的織物結構能夠避免短路現象的發生。本發明的技術方案如下：

根據本發明實施例的第一個方面，提供一種發電織物結構，所述發電織物結構包括第一導電織物、第二導電織物和連接紗線，所述第一導電織物和所述第二導電織物由導電紗線織造，所述第一導電織物和所述第二導電織物通過所述連接紗線連接，所述連接紗線具有芯層為芯電極，殼層為PVDF纖維的殼芯結構，所述連接紗線經極化處理，所述連接紗線中偶極子的方向由殼層指向芯層，所述第一導電織物和第二導電織物中的導電紗線通過導線連接。

在一個優選的實施例中，當所述發電織物結構發生形變時，所述連接紗線的殼層內表面和外表面之間因壓電效應產生電荷并形成電勢差，從而對外產生電流。

在一個優選的實施例中，所述發電織物結構處于工作狀態時，所述芯電極作為輸出電極，所述第一導電織物和第二導電織物中的導電紗線作為另一個電極。

在一個優選的實施例中，所述芯電極為炭黑/聚乙烯、石墨烯/聚乙烯、碳納米管/聚乙烯中的至少一種。

在一個優選的實施例中，所述導電紗線為鍍銀導電絲、聚酰胺/不銹鋼短纖維混紡紗中的一種。

根據本發明實施例的第二個方面，提供一種上述任意所述發電織物結構的制備方法，所述方法包括：

采用導電紗線分別織造第一導電織物和第二導電織物；

以芯電極作為芯層，PVDF纖維作為殼層制備得到具有殼芯結構的連接紗線；

將所述連接紗線的芯電極接地，采用6kV的電壓極化4min，極化的電場方向從所述連接紗線的殼層指向芯層，極化后將連接紗線夾持于兩塊接地金屬板之間進行表面去電荷處理5min，表面去電荷處理后的所述連接紗線中偶極子的方向由殼層指向芯層；