[發(fā)明專(zhuān)利]纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)、布料、傳感器和傳感裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010081897.0
• 申請(qǐng)日: 2020-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111277167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟俊宜;王偉;于愛(ài)芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02N1/04
• 分類(lèi)號(hào): H02N1/04;D01D5/24
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發(fā)明提出了一種纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)，包括中空纖維管和填充在所述中空纖維管中的液態(tài)導(dǎo)體，形成液態(tài)電極?聚合物復(fù)合纖維，可以將該復(fù)合纖維編織成摩擦電布料。還提供應(yīng)用該發(fā)電機(jī)和摩擦電布料的傳感器和可穿戴裝置。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)可以通過(guò)泵吸的方式大規(guī)模制作液態(tài)電極?聚合物復(fù)合纖維，進(jìn)而可以織成布料作為可穿戴的發(fā)電機(jī)和傳感器。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)和布料的復(fù)合纖維具有很好的柔性，使得織成的布料和服裝在收集人體機(jī)械能的同時(shí)具有非常好的舒適性和貼合性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)，特別涉及一種纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)，以及由此編織的布料，以及傳感器和傳感裝置。

背景技術(shù)

摩擦納米發(fā)電機(jī)可以將低頻機(jī)械能高效的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽谌梭w機(jī)械能收集、可穿戴電子等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，尤其是低頻、小幅度的環(huán)境機(jī)械能收集方面。織物基納米發(fā)電機(jī)具有高透氣性、高舒適性，能夠在原位收集人體機(jī)械能。

現(xiàn)有的織物摩擦納米發(fā)電機(jī)，大多在商業(yè)基底上去設(shè)計(jì)形成，降低了織物整體的透氣性、安全性和舒適度。另外當(dāng)前的織物摩擦納米發(fā)電機(jī)采用固態(tài)電極居多，如碳納米管、鋼絲、銀納米線(xiàn)等，這些電極材料柔性差，并且內(nèi)阻大，影響發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)，獲得具有良好柔性的可編織復(fù)合纖維，穿戴舒適，可以在穿戴時(shí)將運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蛘邆鞲衅餍盘?hào)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)，包括中空纖維管和填充在所述中空纖維管中的液態(tài)導(dǎo)體，形成液態(tài)電極-聚合物復(fù)合纖維。

優(yōu)選的，所述液態(tài)導(dǎo)體采用具有流動(dòng)性的液態(tài)導(dǎo)體；優(yōu)選為氯化鈉水溶液、鎵銦錫液態(tài)金屬、鎵鋅液態(tài)金屬；或者，所述中空纖維細(xì)管采用聚四氟乙烯、硅膠、尼龍或聚氯乙烯。

優(yōu)選的，所述中空纖維細(xì)管的內(nèi)徑尺寸范圍300微米-1000微米，外徑尺寸范圍600微米-2000微米。

優(yōu)選的，所述液態(tài)導(dǎo)體通過(guò)泵吸的方式吸入所述中空纖維管中。

優(yōu)選的，所述液態(tài)導(dǎo)體通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與其他導(dǎo)體連接，當(dāng)與所述中空纖維管摩擦電性能不同的材料與所述中空纖維管摩擦或者接觸分離，在所述液體導(dǎo)體輸出電信號(hào)。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種傳感器，包括由上述任一項(xiàng)所述纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)的纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種摩擦電布料，由上述任一項(xiàng)所述纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)的液態(tài)電極-聚合物復(fù)合纖維編織形成，所述液態(tài)導(dǎo)體通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與其它導(dǎo)體連接。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種摩擦電布料，由上述任一項(xiàng)所述纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)的液態(tài)電極-聚合物復(fù)合纖維與銅導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行編織形成，所述液態(tài)導(dǎo)體與所述銅導(dǎo)線(xiàn)連接；優(yōu)選的，所述銅導(dǎo)線(xiàn)的外徑與所述復(fù)合纖維外徑相同。

本發(fā)明還提供一種摩擦電布料傳感器，包括所述的摩擦電布料。

本發(fā)明還提供一種可穿戴裝置，包括所述的摩擦電布料，或者包括所述的摩擦電布料傳感器。

通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)，由于采用中空纖維管，并且電極為具有良好流動(dòng)性的液態(tài)導(dǎo)體，使的摩擦納米發(fā)電機(jī)整體具有良好的柔性，可以方便的編織為摩擦電布料，這樣的布料穿著舒適并且具有良好透氣性和貼合性，可以作為人體運(yùn)動(dòng)的能量收集的發(fā)電機(jī)，也可以作為自驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳感器。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為摩擦納米發(fā)電機(jī)的液態(tài)電極-聚合物復(fù)合纖維制備示意圖；