[发明专利]一种用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件

权利要求书

1.一种用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，依次包括纳米发电机器件(4)、第一透明弹性导电薄膜(5)、弹性电致变色层(6)、弹性电解质层(7)、第二透明弹性导电薄膜(8)，纳米发电机器件(4)分别通过一根透明弹性导电纤维(3)连接第一透明弹性导电薄膜(5)、第二透明弹性导电薄膜(8)。

2.如权利要求1所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述第一透明弹性导电薄膜(5)、第二透明弹性导电薄膜(8)均为凝胶体系，制备方法为：将导电基质材料加入到溶剂中，室温下搅拌溶解形成质量浓度30％～50％的导电溶液，然后依次加入以质量百分比计的10％～15％的高分子聚合物导电载体、0.005％～0.01％烯类单体类交联剂、0.02％～0.04％过硫酸铵催化剂、0.001％～0.002％的交联引发剂，搅拌溶解后置于超声震荡仪内分散30～60min，得到反应前驱体；将反应前驱体加入到静电纺丝腔内，以PMMA为成膜载体，通过高压极化作用在载体表面形成弹性导电薄膜，然后将该弹性导电薄膜置于真空压膜机中，调整压力为5～10MPa，保持3～5min后即得透明弹性导电薄膜。

3.如权利要求2所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述的导电基质材料为锂盐，所述锂盐为锂6同位素化合物；所述的溶剂为水性溶剂或有机溶剂；所述的高分子聚合物导电载体为丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的任意一种或几种；所述的烯类单体类交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、二乙烯基苯、N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺中的任意一种或几种；所述的交联引发剂为四甲基乙二胺、苯甲酰甲酸甲酯、二苯甲酮中的任意一种或几种。

4.如权利要求3所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述的导电基质材料为氯化锂、高氯酸锂、碳酸锂中的任意一种或几种；所述的水性溶剂为去离子水溶液，所述的有机溶剂为聚碳酸酯溶液。

5.如权利要求2所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述透明弹性导电薄膜的表面电阻值为100Ω/m²以下。

6.如权利要求1所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述透明弹性导电纤维(3)包括设于聚偏氟乙烯套管(2)内的导电纤维(1)，透明弹性导电纤维(3)为采用双螺杆挤出工艺，以导电纤维(1)为载体，通过调整模具在载体表面包覆一层聚偏氟乙烯，制备而成纤维套管结构；所述纳米发电机器件(4)由所述透明弹性导电纤维(3)编织而成。

7.如权利要求6所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述纳米发电机器件(4)的最高输出电压、最高电流和最高功率分别达到500V、12μA和0.31mW/cm²。

8.如权利要求1所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述的弹性电致变色层(6)通过印刷或喷涂工艺在第一透明弹性导电薄膜(5)表面涂覆电致变色材料制备而成，然后在烘箱于115℃中烘干15～30分钟，置于恒温恒湿中保存，温度控制为10～15℃，湿度控制低于30％。

9.如权利要求1所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，所述的弹性电解质层(7)是以聚氨酯TPU、PVB、PVDF、EVA中的任意一种或几种为电解质载体，以高氯酸锂、六氟磷酸锂、氯化锂中的一种或几种为导电材料，通过双螺杆流延工艺制备而成。

10.如权利要求1-9任一项所述的用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其特征在于，纳米发电机器件(4)通过对人体动作能量的收集，利用主动式运动传感产生电压，电压通过透明弹性导电纤维(3)传输到第一透明弹性导电薄膜(5)、第二透明弹性导电薄膜(8)，然后激发弹性电致变色层(6)产生信号，通过检测信号的强弱监测运动过程中的信号。