[发明专利]摩擦纳米发电机、可穿戴传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种摩擦纳米发电机，包括基底、第一摩擦层和第二摩擦层，其中：

所述基底为纳米纤维膜；

所述第一摩擦层为电极材料，印刷于所述基底表面以形成导电网络；

所述第二摩擦层为纳米纤维膜，设置于所述第一摩擦层的上方；

所述第一摩擦层和第二摩擦层在外界作用下切换接触/分离状态或改变接触面积。

2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其中：

所述纳米纤维膜的材质为高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺；和/或

所述纳米纤维膜的厚度不大于50μm；所述纳米纤维膜中纤维的直径小于600nm。

3.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其中：

所述电极材料为导电纳米材料，包括金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管和/或石墨烯；其中所述金属纳米颗粒与金属纳米线采用的金属包括金、银、铜、铝或镍。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦纳米发电机，其中：

所述第二摩擦层为拱形结构，其两端固定于所述基底表面；

在外界作用下，所述第二摩擦层的弧形部分结构和第一摩擦层接触/分离。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦纳米发电机，其中：所述第一摩擦层的厚度为5～30μm。

6.一种可穿戴传感器，包括权利要求1至5中任一项所述的摩擦纳米发电机。

7.一种摩擦纳米发电机的制备方法，包括以下步骤：

在纳米纤维膜构成的基底上印刷电极材料，形成导电网络，以作为第一摩擦层；

设置另一纳米纤维膜于所述第一摩擦层的上方，以作为第二摩擦层，且使所述第二摩擦层与所述第一摩擦层不相接触或不完全接触，完成所述摩擦纳米发电机的制备；

所述第一摩擦层和第二摩擦层在外界作用下切换接触/分离状态或改变接触面积。

8.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

构成所述基底的纳米纤维膜和作为第二摩擦层的另一纳米纤维膜为预先通过静电纺丝或熔融纺丝制备得到的。

9.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

在印刷电极材料之前还包括以下步骤：

静电纺丝或熔融纺丝形成所述纳米纤维膜构成的基底；和/或

在印刷电极材料之后、间隔设置另一纳米纤维膜之前还包括以下步骤：

静电纺丝或熔融纺丝形成所述另一纳米纤维膜。

10.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

所述电极材料为导电纳米材料，包括金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管和/或石墨烯；其中，所述金属纳米颗粒与金属纳米线采用的金属包括金、银、铜、铝或镍；和/或

所述纳米纤维膜的材质为高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺；和/或

所述纳米纤维膜的厚度不大于50μm；所述纳米纤维膜中纤维的直径小于600nm。

11.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

在纳米纤维膜构成的基底上印刷电极材料时，采用丝网印刷或喷墨打印的印刷方式。

12.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

所述第二摩擦层为拱形结构，其两端固定于所述基底表面；

使用时，所述第二摩擦层的弧形部分结构和第一摩擦层在外界作用下接触/分离。

13.根据权利要求7所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其中：

所述第二摩擦层由所述基底的一部分折叠形成；

所述电极材料印刷于所述基底上、靠近一侧边的部分区域；

所述基底、未印刷有电极材料的区域折叠形成所述第二摩擦层。