[發(fā)明專利]一種可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110505666.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113206610B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱杰;楊騏榕;薛曉飛;邢藝蘭;李建義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北華航天工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02N1/04
• 分類號(hào): H02N1/04;B32B27/06;B32B27/36;B32B33/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發(fā)明公開(kāi)了一種可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物及其制備方法，其包含橫向拱形陣列纖維條A和縱向纖維條B，利用傳統(tǒng)橫豎編織方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述的橫向拱形陣列纖維條A包含有第一導(dǎo)電層，支撐層和第二導(dǎo)電層；縱向纖維條B包含有第一聚合物，可拉伸導(dǎo)電層和第二聚合物層；其中所述第一聚合物層和第二聚合物層均為表面帶有微結(jié)構(gòu)的聚合物層。本發(fā)明的可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物兼具可拉伸性和高電能輸出性，可以與人的身體共形裝配，實(shí)現(xiàn)將人體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，為可穿戴商業(yè)電子產(chǎn)品提供電能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電織物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著智能時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)的電池供電方式已經(jīng)不能滿足多功能可穿戴柔性商業(yè)電子產(chǎn)品正常運(yùn)行所需要的持久性、可靠性供電需求。得益于微納電子技術(shù)的飛速發(fā)展，充分利用環(huán)境能源(如太陽(yáng)能、熱能、電磁能和機(jī)械能等) 并將其轉(zhuǎn)換為電能是目前突破傳統(tǒng)電源供電的最佳解決方案之一。考慮到人體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的持續(xù)性和可再生性，從人體運(yùn)動(dòng)行為中獲取機(jī)械能已成為實(shí)現(xiàn)為便攜式電子設(shè)備供電的優(yōu)選方法。在多種基于人體動(dòng)能能源轉(zhuǎn)換技術(shù)中，柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)由于具有易制造性、靈活性和材料廣泛性，廣泛的應(yīng)用于柔性能源供給系統(tǒng)中。

目前，大多數(shù)柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)采用條帶狀或纖維狀的能源轉(zhuǎn)換材料進(jìn)行編織成發(fā)電織物。然而，大多數(shù)的條帶狀或纖維狀的能源轉(zhuǎn)換材料不具有拉伸性能，限制了其在人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的應(yīng)用范圍。為了實(shí)現(xiàn)摩擦納米發(fā)電織物與人的身體共形裝配，開(kāi)發(fā)出了具有舒適性的可拉伸摩擦納米發(fā)電織物。但是，具有可拉伸特性的摩擦納米發(fā)電織物的輸出功率是較低的，不能滿足實(shí)時(shí)的為可穿戴商業(yè)電子產(chǎn)品提供電能。因此，提出一種兼具可拉伸和高輸出性能的摩擦納米發(fā)電織物來(lái)收集人體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是十分必要的，具有廣闊的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物。

本發(fā)明的另一目的是提供了該可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物的制備方法。

本發(fā)明的可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物包含橫向拱形陣列纖維條A 和縱向纖維條B，利用傳統(tǒng)橫豎編織方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述橫向拱形陣列纖維條A 包含有第一導(dǎo)電層，支撐層和第二導(dǎo)電層；所述縱向纖維條B包含有第一聚合物層，可拉伸導(dǎo)電層和第二聚合物層；所述第一聚合物層和第二聚合物層均為表面帶有微結(jié)構(gòu)的聚合物層。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層為表面電鍍金屬的聚酯纖維布，且其表面帶有紋路，以增加摩擦電極材料的粗糙性。

優(yōu)選地，所述第一聚合物層和第二聚合物層中的微結(jié)構(gòu)為聚合物材料表面間隔設(shè)置的若干突棱，通過(guò)所述突棱來(lái)增加聚合物摩擦材料的粗糙性，摩擦材料的粗糙性越大，在摩擦過(guò)程中的實(shí)際接觸面積越大，產(chǎn)生的電能輸出功率越大。

本發(fā)明可拉伸的拱形陣列摩擦納米發(fā)電織物的制備方法，包括以下步驟：

(1)支撐層的制備

支撐層的作用是使橫向拱形陣列纖維條A的結(jié)構(gòu)為拱形陣列狀態(tài)，通過(guò)在 50℃-60℃溫度，壓力值＞10MPa條件下，在模具內(nèi)形成穩(wěn)定的拱形陣列支撐結(jié)構(gòu)，支撐層的材料可以為0.2mm-1mm厚度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)。

(2)橫向拱形陣列纖維條A：第一導(dǎo)電層-支撐層-第二導(dǎo)電層的制備

在聚酯纖維布上電鍍金屬，形成外觀上帶有紋路的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層。將第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層粘貼到支撐層上，形成橫向拱形陣列纖維條A。

(3)可拉伸導(dǎo)電層的制備