[发明专利]一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管及制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管，是由第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元采用同轴嵌套方式构成，且第一摩擦发电单元及第二摩擦发电单元整体利用硅胶密封层封装；所述第一摩擦发电单元由内层管与中间管嵌套而成，第二摩擦发电单元由中间管及外层管嵌套而成，两个摩擦发电单元共用中间管，所述内层管的管芯、内层管与中间管之间的空隙、中间管与外层管之间的空隙内注入气体，形成气囊式结构。本发明还公开了一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管的制备方法。本发明能够将来自于与轴向垂直的不同按压、弯曲、扭曲方向的运动能量转化为电能，具有较好的灵敏特性，可以传感不同的弯曲、扭曲角度等信号以供角度传感检测。

技术领域

本发明属于摩擦发电技术领域，具体涉及一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管。本发明还涉及一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管的制备方法。

背景技术

随着各种便携式电子设备及健康监护仪器的快速发展，亟需兼具柔性、可拉伸性、生物兼容性的能量源为上述电子设备供电。生物运动能存在于日常生活的各个领域，因此，将人体运动能量转化为电能的摩擦发电器件受到人们广泛关注。但现有的摩擦发电器件多采用织物结构，不适于方向灵活多变的人体运动能量采集及运动信号传感。摩擦纳米发电管能够采集多方向的人体运动能量及运动信号，研究新型的高灵敏度的摩擦发电管，对于解决各种便携式电子设备的供能问题以及进行运动状态监测、医学健康监测，具有重要的研究意义和使用价值。

发明内容

本发明解决了现有技术的不足，提供了一种能够采集多方向的人体运动能量及运动信号的柔性可拉伸气囊式摩擦发电管。本发明还提供了一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管的制备方法。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管，是由第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元采用同轴嵌套方式构成，且第一摩擦发电单元及第二摩擦发电单元整体利用硅胶密封层封装；所述第一摩擦发电单元由内层管与中间管嵌套而成，第二摩擦发电单元由中间管及外层管嵌套而成，两个摩擦发电单元共用中间管，所述内层管的管芯、内层管与中间管之间的空隙、中间管与外层管之间的空隙内注入气体，形成气囊式结构。本发明在摩擦发电管受到按压、弯曲、扭曲时，第一摩擦发电单元与第二摩擦发电单元的正性摩擦材料与负性摩擦材料形成有效接触-分离运动，通过摩擦生电现象和静电感应现象的耦合，在外电路产生电流，增强摩擦发电输出性能；结构整体利用硅胶材料密封，保护结构不被外部环境污染，提高环境适应性。

优选的，内层管直径小于中间管，中间管直径小于外层管，且内层管能够嵌套入中间管，中间管能够嵌套入外层管。

优选的，所述内层管为可拉伸空心内层管，中间管为可拉伸空心中间管，外层管为可拉伸空心外层管。

进一步地，所述内层管由内层管硅胶层及作为第一摩擦发电单元的正性摩擦材料及内电极的内层管导电硅胶层组成。

进一步地，所述中间管由与内层管相邻作为第一摩擦发电单元的负性摩擦材料的中间管内侧硅胶层、作为第一摩擦发电单元与第二摩擦发电单元的共用感应电极的中间管导电硅胶层及与外层管相邻作为第二摩擦发电单元的负性摩擦材料的中间管外侧硅胶层组成。

进一步地，外层管由作为第二摩擦发电单元的正性摩擦材料以及外电极的外层管导电硅胶层组成。

一种柔性可拉伸气囊式摩擦发电管的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：准备热缩管,旋涂硅胶混合物，待硅胶混合物固化，拉伸并抽离热缩管，制备内层管硅胶层；

步骤2：将导电硅胶混合物旋涂于内层管硅胶层的外表面，待导电硅胶混合物固化，制备作为第一摩擦发电单元的正性摩擦材料与内电极的内层管导电硅胶层，内层管硅胶层与内层管导电硅胶层共同构成内层管；