[发明专利]一种用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件

说明书

本发明公开了一种用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其依次包括纳米发电机器件、第一透明弹性导电薄膜、弹性电致变色层、弹性电解质层、第二透明弹性导电薄膜，纳米发电机器件分别通过一根透明弹性导电纤维连接第一透明弹性导电薄膜、第二透明弹性导电薄膜。纳米发电机器件利用人身体自身的运动属性，在有形变发生的过程中摩擦发电产生电荷积累，同时给电致变色器件提供电压，使得传感器变色，通过变色强弱的差异可实现对不同驱动电压的标记，从而实现对运动过程中身体机能信息的收集；该技术在智能穿戴，仿生服装领域可实现对运动员大量的数据采集。本发明利用自供电系统实现无需外接电源既可以工作，节能、无污染。

技术领域

本发明涉及一种自供电柔性可穿戴器件制备方法，属于透明导电技术和压电传感技术领域。

背景技术

近年来，融合了通信、传感、智能交互等技术的可穿戴电子设备有了迅猛的发展，在军事消防、医疗健康、休闲娱乐等各方面都发挥了重要作用。然而，目前市场上普遍采用纽扣电池或刚性的锂离子电池作为可穿戴电子设备供电器件，而这类电池对环境污染大，缺乏柔韧性，很大程度上限制了可穿戴设备的应用部位。同时，随着电子器件轻薄化方向发展，以及智能可穿戴导电材料的需求，传统的刚性电子器件已经越来越无法满足现代电子产业的需要，而导电膜因其比较轻薄，在市场上的应用越来越广泛。但目前的导电膜一般都是在玻璃、陶瓷、PET等基材上制备的，基材本身存在质脆、弹性差，不易变形等缺点，因而制备得到的导电膜透明度低，柔韧性差，不耐弯折压缩，可穿戴性能差，而且大多采用导电填料或镀膜涂层等方式，制备过程比较复杂，从而大大限制了其应用。因此，现在迫切需要研发一种具有弹性、柔韧性、可以承受弯曲变形、透明度高的可穿戴的导电膜材料。

人体作为一个重要的能量来源，无时不刻都在产生能量。研究表明，如果将人体打字、行走、慢跑等身体相关部位运动时所产生的热能、机械能以及太阳光辐照在人体上的能量收集起来为电子设备供电，那么可以满足目前大部分商用可穿戴电子设备的耗能需求，从而摆脱对外接电池的依赖。因此发展绿色高效的柔性随身能源材料与器件具有重要的应用价值。

中国专利CN 103165225 B公布了一种透明导电性膜的制备方法，该方法包括以下步骤：在透明导电性膜基材的一侧形成固化树脂层，形成在固化树脂层的与膜基材相反侧的铟系复合氧化物层。固化树脂层具有多个球状粒子和将上述球状粒子固定在膜基材的表面的粘合剂树脂层。膜基材的厚度为10μm～200μm，铟系复合氧化物层的厚度为20nm～50nm。另外，固化树脂层在设球状粒子的最频粒径为w、上述粘合剂树脂层的厚度为d时，最频粒径w和粘合剂树脂层的厚度d之差，即w-d大于0在1.2μm以下。该发明的透明导电性膜的雾度小，品质优异，但是所得导电膜柔韧性较差，耐折性能不理想。中国专利CN 105869720B公开了一种弹性导电膜材料及其制备方法。该方法包括以下步骤：选用弹性膜作为弹性附着基体，对其两端施加一定拉力，将其拉伸到一定伸长率后固定，在弹性膜的表面涂覆一层液体弹性粘合剂，形成粘合剂层；将柔性纳米导电膜压渍在粘合剂层上；在柔性纳米导电膜的上侧涂覆一层具有保护作用的树脂，使所述的粘合剂和树脂固化；释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米导电膜回缩，即可制得弹性导电膜材料。该发明制备得到的导电膜材料具有一定的弹性、柔韧性好、电学性能稳定等特点，并且采用涂覆树脂的方式保护碳纳米管膜，使其不易磨损漏电，提高了材料的电学安全性和耐久性。但是文中所述的导电材料不具有透明导电的特点，大大限制了其应用的领域。

发明内容

本发明索要解决的技术问题是：提供一种能更直观、且能实时监测的自供电柔性可穿戴器件。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于实时监测的自供电柔性可穿戴器件，其依次包括纳米发电机器件、第一透明弹性导电薄膜、弹性电致变色层、弹性电解质层、第二透明弹性导电薄膜，纳米发电机器件分别通过一根透明弹性导电纤维连接第一透明弹性导电薄膜、第二透明弹性导电薄膜。