[发明专利]一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置

说明书

本发明涉及一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置，摩擦层、第一电极填充层、第二电极填充层、第一装配层以及第二装配层；第一装配层以及第二装配层的内侧开设有凹槽沟道；第一电极填充层填充于第一装配层对应的凹槽沟道内，并形成第一接触摩擦面；第二电极填充层填充于第二装配层对应的凹槽沟道内，并形成第二接触摩擦面；摩擦层设置于第一接触摩擦面以及第二接触摩擦面之间。本发明所提出的一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置，通过在运动中收集运动信号并产生电流，可为穿戴设备电池提供充电功能和机械运动监控，并且具有很好的透光性、防水性和生物相容性。对于电子皮肤发展和穿戴设备产业具体重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置。

背景技术

可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备将会对我们的生活、感知带来很大的转变。可穿戴设备多具备与人体行为互动、监控、协助、增强拓展人体机能的功能。这样的设备需要有一定的计算传输能力和互动探测能力，例如能够探测人体生理变化并分析传输至可操作的终端上。要将这样复杂的元器件做成质量、性能、材料都符合要求的产品是很困难的。其中，非常重要的就是产品的续航能力，功耗大产品、携带大电池的产品必然不适合于穿戴设备；具有携带性的需要频繁充电的产品，用户体验就难以提升。这样的产品常常需要微小集成化的、功能智能化的、无线移动化的和自驱动化的。

机械在运动中会产生多种信号，捕捉这些信号进行处理将可以让机械产生触觉。而最直接的方法就是以简单的结构附着于机械表面的电子皮肤。电子皮肤可以加工成各种形状，能像衣服一样附着再设备表面，能够让机械感知到物体的地点、方位和环境信息，以及设备作用力的大小。同样这可以运用于人体，感测人体运动生理变化，反馈给终端给予健康情况的报告。这样的产品必然是柔性的、可以拉伸的、耐用、环境友好且适应多种环境的。

当前日常使用的电能通常是通过电磁发电机（EMG）所产生，由机械能通过磁场中的线圈产生位移电流，经过一系列的变换到达我们当前的设备中。因为电磁发电机体积大、成本高，虽然具有高可用性但不可能便携使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于摩擦起电的柔性可拉伸发电装置，包括：摩擦层、第一电极填充层、第二电极填充层、第一装配层以及第二装配层；所述第一装配层以及所述第二装配层的内侧开设有凹槽沟道；所述第一电极填充层填充于所述第一装配层对应的凹槽沟道内，并形成第一接触摩擦面；所述第二电极填充层填充于所述第二装配层对应的凹槽沟道内，并形成第二接触摩擦面；所述摩擦层设置于所述第一接触摩擦面以及所述第二接触摩擦面之间。

在本发明一实施例中，所述摩擦层为多孔结构聚二甲基硅氧烷，具有10um以下的孔洞结构，包括液态PDMS、惰性不导电杂质以及NaCl颗粒，且厚度为10um至1mm。

在本发明一实施例中，所述惰性不导电杂质为半径10um以下的聚乙烯球。

在本发明一实施例中，所述第一电极填充层以及所述第二电极填充层为银纳米线AgNWs，厚度为100nm至5um。

在本发明一实施例中，所述第一装配层以及所述第二装配层为聚二甲基硅氧烷，其凹槽沟道深度大于等于1um。

在本发明一实施例中，按照如下步骤制备：

步骤S1：选择衬底，并清洁衬底表面；

步骤S2：选择光刻胶，通过刮涂机匀胶机在表面涂敷光刻胶，并通过掩模板曝光显影，形成厚度在10um至100nm之间，间距在10um至1mm的间隔的障壁，障壁宽度在10um至1mm之间；