[發明專利]一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機及其制備方法

有效

• 申請號: 201910355319.9
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110086373B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 太惠玲;王斯;張俊新;楊瑞雨;蔣亞東;袁震;劉勃豪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;A61B5/08
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 白小明

1.一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機，包括摩擦電極序不同的摩擦材料一(3)和摩擦材料二(2)，其特征在于，還包括絕緣層(5)和用于導電的電極層(4)，所述絕緣層(5)的上方和下方同時設有摩擦材料一(3)和摩擦材料二(2)，所述摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)的一端連接，所述摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)之間設有5～20°的夾角，所述夾角的張角方向與呼吸出氣口相對，所述摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)的非連接處可分離、接觸及摩擦，所述電極層(4)設于摩擦材料一(3)且遠離摩擦材料二(2)的一面上；

上下兩層所述摩擦材料一(3)且遠離摩擦材料二(2)的一面上分別設置有電極層(4)；

所述絕緣層(5)的上表面和下表面均分別設有電極層(4)，位于絕緣層(5)上表面的電極層(4)的上表面上和位于絕緣層(5)下表面的電極層(4)的下表面上分別設置有摩擦材料一(3)，上下層的摩擦材料一(3)的同一端分別的相應與摩擦材料二(2)連接，相連接的所述摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)之間設有5～20°的夾角，上下層所述摩擦材料二(2)的彎曲角度類似貝殼形狀。

2.根據權利要求1所述的一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機，其特征在于，所述絕緣層(5)的上表面和下表面分別設有摩擦材料二(2)，上下層所述摩擦材料二(2)之間設有夾角一，上層所述摩擦材料二(2)的上表面的一端連接有摩擦材料一(3)，下層所述摩擦材料二(2)的下表面且與上層所述摩擦材料二(2)相同的一端也設置有摩擦材料一(3)，每一層所述摩擦材料一(3)且遠離摩擦材料二(2)的一面上分別設置有電極層(4)，相連接的所述摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)之間設有5～20°的夾角二。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機，其特征在于，所述電極層(4)呈薄片結構，所述電極層(4)為鋁箔電極、銅箔電極或在柔性有機薄膜材料表面蒸鍍電極，蒸鍍電極的材料為鋁、鎳、銅、銀或金，有機薄膜材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺，所述電極層(4)的厚度范圍為200nm～10μm。

4.根據權利要求1-2中任一項所述的一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機，其特征在于，所述摩擦材料一(3)為具有摩擦正極性的薄膜材料，其材質為聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚氯乙烯或聚酰亞胺；所述摩擦材料二(2)為具有摩擦負極性的材料，其材質為尼龍或紙張。

5.根據權利要求1所述的一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機，其特征在于，還包括封裝腔(6)，所述仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機的貝殼形狀的常閉端固定于封裝腔(6)的內部，所述封裝腔(6)的張角方向與呼吸出氣口相對，所述封裝腔(6)的材質設為塑料，形狀為方形或者三角錐形。

6.基于權利要求1-5任一項所述一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①取一柔性有機薄膜作為絕緣層(5)材料，經去離子水清洗并干燥；

②取一片摩擦材料一(3)，在摩擦材料一(3)的一端的上表面或下表面傾斜的粘貼一片摩擦電極序不同的摩擦材料二(2)，使摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)之間的夾角角度為5～20°；

③在具有摩擦正極性的摩擦材料一(3)遠離摩擦材料二(2)的一面粘貼一層用于導電的電極層(4)；

④將摩擦材料一(3)或摩擦材料二(2)粘貼在絕緣層(5)的上表面和下表面，即得到仿生貝殼式摩擦納米發電機。

7.基于權利要求1-5任一項所述一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機的自供能呼吸行為監測系統，其特征在于，所述呼吸行為監測系統包括封裝于封裝腔(6)內的仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機、安裝于封裝腔(6)的進氣口端的面罩(1)，與所述電極層(4)引出的導線(7)、與導線(7)的另一端連接的靜電計(8)以及用于數據處理的終端(9)。

8.基于權利要求7所述一種仿生貝殼式呼吸監測摩擦納米發電機的自供能呼吸行為監測系統的組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

A.將得到的仿生貝殼式摩擦納米發電機安裝在封裝腔(6)內，并使摩擦材料一(3)與摩擦材料二(2)之間的夾角的頂角固定于封裝腔(6)的內部，夾角的開口方向與封裝腔(6)的進氣口端相對；

B.將面罩(1)的出氣口端安裝在封裝腔(6)的進氣口端；

C.從仿生貝殼式摩擦納米發電機的電極層(4)引出導線(7)穿過封裝腔(6)，導線(7)的另一端與靜電計(8)連接，靜電計(8)與用于數據處理的終端(9)連接，即完成系統組裝。