[发明专利]一种可穿戴织物纳米发电机及其制备方法有效
| 申请号： | 201811049197.2 | 申请日： | 2018-09-10 |
| 公开（公告）号： | CN109104117B | 公开（公告）日： | 2019-11-08 |
| 发明（设计）人： | 何建新;陶雪姣;刘凡;邵伟力;崔世忠;周伟涛;胡宝继;佑晓露;南楠;孙显强 | 申请（专利权）人： | 中原工学院 |
| 主分类号： | H02N1/04 | 分类号： | H02N1/04;A41D31/02;D03D15/00;D03D13/00;D02G3/44;D02G3/36;D03D1/00 |
| 代理公司： | 郑州优盾知识产权代理有限公司 41125 | 代理人： | 郑园;张志军 |
| 地址： | 451191 河南省郑*** | 国省代码： | 河南;41 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种可穿戴织物纳米发电机及其制备方法，通过化学电镀的方式对纯棉纱添加镀层制得导电纱线，将导电芯纱线作为包芯纱的芯纱，然后将制得的芯纱材料利用共轭静电纺成纱技术制备包覆纳米纤维的纱线。在此基础上，利用机织的方法将得到的两种包芯纱各自单独编织形成纳米纤维单层织物，后利用超细透明尼龙在两织物层进行连接，给两层留出相应空气层，最终获得可穿戴织物纳米发电机。纳米发电机可以将机械能，特别是低频身体动能的转换电能，由于环保性和普遍可用性，因此在收集小型机械能和大规模能源发电方面得以应用。 | ||
| 搜索关键词： | 纳米发电机 可穿戴织物 制备 机械能 纳米纤维 纱线 包芯纱 芯纱 材料利用 单层织物 导电纱线 化学电镀 透明尼龙 可用性 纯棉纱 导电芯 环保性 静电纺 空气层 织物层 动能 包覆 超细 成纱 镀层 共轭 机织 两层 编织 发电 转换 能源 应用 | ||
【主权项】：
1.一种可穿戴织物纳米发电机的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）利用化学电镀的方式对纯棉纱添加镀层制得导电纱线；（2）将聚偏氟乙烯颗粒加入到N,N二甲基甲酰胺溶液中加热于20℃‑80℃的条件下搅拌2h‑15h得到质量分数为5%‑30%的聚偏氟乙烯纺丝液，所述聚偏氟乙烯的分子量规格为60万‑100万；（3）将尼龙66颗粒加入到甲酸溶液中常温搅拌3h‑20h得到质量分数为10%‑30%的尼龙66纺丝液；（4）以步骤（1）制得的导电纱线为导电芯纱材料，将步骤（2）所得聚偏氟乙烯纺丝液、步骤（3）所得尼龙66纺丝液分别作为外层纺丝溶液，利用静电纺丝装置分别进行同轴静电纺丝，得到捻度为30捻/10cm‑60捻/10cm的聚偏氟乙烯纳米纤维纱线和尼龙66纳米纤维纱线；（5）利用机织的方法将步骤（4）中的纳米纤维纱线编织成聚偏氟乙烯纳米纤维织物和尼龙66纳米纤维织物两种织物层，两层织物中间利用超细透明的尼龙线进行连接得到可穿戴织物纳米发电机，组装后的纳米发电机的织物的层数≥2，织物层经密10‑150根/5cm，纬密10‑150根/5cm；所述的可穿戴织物纳米发电机，利用化学电镀的方式对纯棉纱添加镀层制得导电纱线，将制得的导电纱线利用共轭静电纺进行纳米纤维的包覆制得包芯纱线，利用机织的方法将得到的两种包芯纱各自单独编织形成纳米纤维单层织物，后利用超细透明尼龙将两织物层进行连接，给两层留出相应空气层，最终获得可穿戴织物纳米发电机。
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- 本发明公开了一种基于拉胀结构的风激励式自发电装置，其特征在于，包括用于吸收风能的能量吸收结构及一对用于将吸收的风能转化为电能的拉胀发电电极；拉胀发电电极包括上拉胀发电电极、下拉胀发电电极，上拉胀发电电极包括相互嵌套的外拉胀管及内圆柱，下拉胀发电电极包括相互嵌套的外圆柱及内拉胀管，外拉胀管与外圆柱连接，内圆柱与内拉胀管连接；外拉胀管与内拉胀管材料的电负性不同，外拉胀管与内拉胀管摩擦产生感应电荷，内圆柱、外圆柱上分别产生对应的感应电荷，进而将吸收的风能转换为电能。本发明结构简单，制备流程简单，实施方便且成本较低，同时能有效提高能源利用率，节约资源。
- 一种适用于收集常规人体运动机械能的摩擦纳米发电机-201910587386.3
- 郑海务;陈方琦;彭晨;吴永辉;张嘉伟;张新安 - 河南大学
- 2019-06-29 - 2019-08-23 - H02N1/04
- 本发明基于液态金属良好的顺应性能力以及硅胶良好的柔性提供了一种适用于收集常规人体运动机械能的摩擦纳米发电机。该摩擦纳米发电机能够很好的收集人体各个部位常规运动的机械能，如手臂的摆动，跑步时，手指弯曲，产生的动能。该摩擦纳米发电机还可以用于帮助运动员校正训练姿势从而帮助他们获得更好的成绩。人的手指部位是人的整个身体最灵活的地方，该摩擦纳米发电机能够探测手指弯曲。
- 柔性摩擦纳米发电机及基于该电机的减振及货物状态监测系统-201810298922.3
- 郑海务;丁震宇;彭晨;任晓琳;陈方琦;康晓妍 - 河南大学
- 2018-04-04 - 2019-08-23 - H02N1/04
- 柔性摩擦纳米发电机及基于该电机的减振及货物状态监测系统，涉及减振及货物状态监测系统技术领域，其监测单元采用环保材料，具有优良的环境亲和性，相比传统的加速度传感器或碰撞传感器，此检测单元具有吸能减振属性好、质地柔软、抗压抗拉伸等属性，同时监测单元采用棒状特殊结构，可更精确的监测不同碰撞情况，监测单元将减震和碰撞监测相结合，解决了传统碰撞监测和减震的不相容的局面，同时整个系统采用多个监测单元分散式监测，可以根据货物特点调整布局以做到全面监测，极大限度的保障运输货物的安全，整个系统造价便宜，布置简单，耐久度高，可简单回收再次利用以节省物流成本。
- 一种环境机械能复合收集转化装置-201910507087.4
- 刘会聪;李云飞;房艳;孙立宁 - 苏州大学
- 2019-06-12 - 2019-08-16 - H02N1/04
- 本发明公开了一种环境机械能复合收集转化装置，包括用以通过摩擦产生电荷并能够输出电流的摩擦发电模块以及用以供磁通量发生变化以产生感应电流并能够输出电流的电磁发电模块，还包括设于摩擦发电模块和电磁发电模块的外部、用以带动摩擦发电模块和电磁发电模块运行并能够防护摩擦发电模块和电磁发电模块的封装壳体。上述环境机械能复合收集转化装置采用电磁、摩擦复合式发电设计，能够将机械能高效地转化为电能并输出，从而可以实现环境机械能的高功率密度输出和高效的能量转换。
- 一种人体心脏搏动的滑动式静电俘能装置-201810449867.3
- 张鹤;吕朝锋;杜洋坤;骆季奎;董树荣 - 浙江大学
- 2018-05-11 - 2019-08-16 - H02N1/04
- 本发明提供一种人体心脏搏动的滑动式静电俘能装置，该俘能装置应用于人体心脏搏动能量的采集，包括两个俘能部件和依附部件，俘能部件包括内层基材、外层基材，以及设置在基材表面的介电材料层；内外层基材表面的介电材料层相互接触，且极性相反；心脏搏动的动态信号通过依附部件传至俘能部件，使得内外层基材表面的介电材料层之间发生摩擦，分别产生正负电荷，形成电势能，输入至置入式电子设备。本发明具有使用寿命长、易与其他加工工艺集成、高能量转化率的优势。
- 基于miura-ori折叠并具有压电增强效应的摩擦发电机-201822235740.X
- 牟笑静;高玲肖;陈鑫;齐梦珂;陈俊霏 - 重庆大学
- 2018-12-28 - 2019-08-16 - H02N1/04
- 本实用新型涉及一种基于miura‑ori折叠并具有压电增强效应的摩擦发电机；该摩擦发电机含有miura‑ori折叠的支撑基底层，支撑基底层被折叠线分成M×N个折叠区块，每个折叠区块的正、反两面上均设置有平板形的发电模块，发电模块分为两种：模块一和模块二，模块一和模块二在折叠区块矩阵的行和列上均间隔设置；模块一含有摩擦层和底部电极层；模块二含有顶部电极层和压电增强层；所有模块一中的底部电极层通过附着在支撑基底层表面的第一导电薄膜线路连接在一起形成一个电源输出端，所有模块二中的顶部电极层通过附着在支撑基底层表面的第二导电薄膜线路连接在一起形成另一个电源输出端；本实用新型体积小、输出能力强。
- 基于废弃氟化橡胶粉末的自供电纳米摩擦电发电机的制备方法-201810306351.3
- 樊慧庆;任小虎;李哲新;魏新颖 - 西北工业大学
- 2018-04-08 - 2019-08-09 - H02N1/04
- 本发明涉及一种基于废弃氟化橡胶粉末的自供电纳米摩擦电发电机及制备方法，包括如下步骤：将正电极经过水辅助氧化处理后固定在丙烯酸底座上，将聚二甲硅氧烷旋涂在铝箔上进行预处理，使经过清洗筛选氟化处理的废弃橡胶粉末转移到半硫化的聚二甲基硅氧烷膜表面进行充分硬固化，然后将产物固定在另一块丙烯酸玻璃上作为负电极，最后将正负极通过弹簧相连接。所述负极为废弃氟化橡胶与聚二甲基硅氧烷复合材料，正极为水辅助氧化铝，提供较大的摩擦电序差。本发明充分利用难以降解的废弃橡胶作为原材料，并将其转变为可再生能源重复使用，为解决废弃橡胶再利用提供有效方法。
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