[发明专利]一种可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物及其制备方法，其包含横向拱形阵列纤维条A和纵向纤维条B，利用传统横竖编织方式来实现。所述的横向拱形阵列纤维条A包含有第一导电层，支撑层和第二导电层；纵向纤维条B包含有第一聚合物，可拉伸导电层和第二聚合物层；其中所述第一聚合物层和第二聚合物层均为表面带有微结构的聚合物层。本发明的可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物兼具可拉伸性和高电能输出性，可以与人的身体共形装配，实现将人体运动机械能转换为电能，为可穿戴商业电子产品提供电能。

技术领域

本发明涉及发电织物技术领域，特别是涉及一种可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物及其制备方法。

背景技术

随着智能时代的到来，传统的电池供电方式已经不能满足多功能可穿戴柔性商业电子产品正常运行所需要的持久性、可靠性供电需求。得益于微纳电子技术的飞速发展，充分利用环境能源(如太阳能、热能、电磁能和机械能等) 并将其转换为电能是目前突破传统电源供电的最佳解决方案之一。考虑到人体运动机械能的持续性和可再生性，从人体运动行为中获取机械能已成为实现为便携式电子设备供电的优选方法。在多种基于人体动能能源转换技术中，柔性摩擦纳米发电机由于具有易制造性、灵活性和材料广泛性，广泛的应用于柔性能源供给系统中。

目前，大多数柔性摩擦纳米发电机采用条带状或纤维状的能源转换材料进行编织成发电织物。然而，大多数的条带状或纤维状的能源转换材料不具有拉伸性能，限制了其在人体运动过程中的机械能转换为电能的应用范围。为了实现摩擦纳米发电织物与人的身体共形装配，开发出了具有舒适性的可拉伸摩擦纳米发电织物。但是，具有可拉伸特性的摩擦纳米发电织物的输出功率是较低的，不能满足实时的为可穿戴商业电子产品提供电能。因此，提出一种兼具可拉伸和高输出性能的摩擦纳米发电织物来收集人体运动机械能是十分必要的，具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提供了一种可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物。

本发明的另一目的是提供了该可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物的制备方法。

本发明的可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物包含横向拱形阵列纤维条A 和纵向纤维条B，利用传统横竖编织方式来实现。所述横向拱形阵列纤维条A 包含有第一导电层，支撑层和第二导电层；所述纵向纤维条B包含有第一聚合物层，可拉伸导电层和第二聚合物层；所述第一聚合物层和第二聚合物层均为表面带有微结构的聚合物层。

优选地，所述第一导电层和第二导电层为表面电镀金属的聚酯纤维布，且其表面带有纹路，以增加摩擦电极材料的粗糙性。

优选地，所述第一聚合物层和第二聚合物层中的微结构为聚合物材料表面间隔设置的若干突棱，通过所述突棱来增加聚合物摩擦材料的粗糙性，摩擦材料的粗糙性越大，在摩擦过程中的实际接触面积越大，产生的电能输出功率越大。

本发明可拉伸的拱形阵列摩擦纳米发电织物的制备方法，包括以下步骤：

(1)支撑层的制备

支撑层的作用是使横向拱形阵列纤维条A的结构为拱形阵列状态，通过在 50℃-60℃温度，压力值＞10MPa条件下，在模具内形成稳定的拱形阵列支撑结构，支撑层的材料可以为0.2mm-1mm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)。

(2)横向拱形阵列纤维条A：第一导电层-支撑层-第二导电层的制备

在聚酯纤维布上电镀金属，形成外观上带有纹路的第一导电层和第二导电层。将第一导电层和第二导电层粘贴到支撑层上，形成横向拱形阵列纤维条A。

(3)可拉伸导电层的制备