[发明专利]自驱动光学开关及无线传感系统

权利要求书

1.一种无线传感系统，包括自驱动光学开关和可见光信号处理电路，

所述自驱动光学开关包括PDLC光学器件与柔性摩擦纳米发电机，所述自驱动光学开关中PDLC光学器件的光学性质的变化驱动可见光信号处理电路进行传感表征；

其中，该柔性摩擦纳米发电机的输出电压加载于该PDLC光学器件上，以调控该PDLC光学器件中液晶分子取向，从而改变该PDLC光学器件的光学性质；所述柔性摩擦纳米发电机为单电极式摩擦纳米发电机结构，该柔性摩擦纳米发电机的电极与该PDLC光学器件的一个电极连接，该PDLC光学器件的另一个电极接地；

所述PDLC光学器件包括由聚酰亚胺双面胶间隔透明电极制备的液晶盒子以及固化的PDLC溶液；

其中，所述固化的PDLC溶液由向列相液晶混合物和紫外光固胶构成；

所述向列相液晶混合物的液晶微滴的尺寸为纳米级；

所述柔性摩擦纳米发电机的电极与地之间的等效电容为C_T，所述PDLC光学器件的等效电容为C_P；

所述自驱动光学开关的电学响应与接触材料的种类、接触面积、接触速度、分离距离、运动频率以及对应的C_P/C_T值有关。

2.根据权利要求1所述的无线传感系统，其中，当有物体与该柔性摩擦纳米发电机接触时，该柔性摩擦纳米发电机产生的电压信号调控PDLC光学器件中液晶分子取向，当加载于该PDLC光学器件上的电压信号超过PDLC光学器件的驱动阈值电压时，该PDLC光学器件从不透明状态变为透明态，实现自驱动光学开关的自驱动。

3.根据权利要求1或2所述的无线传感系统，其中，所述PDLC光学器件包含固化的PDLC溶液以及上、下透明电极，该PDLC溶液先将向列相液晶混合物与紫外光固胶混溶形成，向列相液晶混合物中的液晶分子从紫外光固胶中析出形成液晶微滴，该紫外光固胶为各向同性聚合物。

4.根据权利要求3所述的无线传感系统，其中，

所述PDLC溶液在紫外光照下进行固化，通过改变工艺参数来调节该PDLC光学器件的电光效应，该工艺参数包括：各向同性聚合物与向列相液晶混合物的质量比、紫外光功率密度和固化时间。

5.根据权利要求3所述的无线传感系统，其中，

所述向列相液晶混合物 为向列相液晶混合物E7。

6.根据权利要求1-2，4-5中任一项所述的无线传感系统，其中，在该单电极式摩擦纳米发电机结构的摩擦层上制备有纳米微结构。

7.根据权利要求1所述的无线传感系统，其中，所述自驱动光学开关透过光的相对光强随接触材料种类的变化与自驱动光学开关的电学响应的变化一致。

8.根据权利要求7所述的无线传感系统，所述相对光强的调节范围介于0.05~0.85之间。

9.根据权利要求1所述的无线传感系统，其中，所述自驱动光学开关透过光的相对光强能够通过控制分离距离实现调控，设定不同的分离距离区间对应不同的开关级别。

10.根据权利要求1所述的无线传感系统，包括：该自驱动光学开关与可见光信号处理电路集成。

11.根据权利要求1所述的无线传感系统，该可见光信号处理电路包含光敏电阻和报警器。