[发明专利]具有发电功能的织物结构

说明书

技术领域

本发明涉及压电智能织物领域，具体涉及一种具有发电功能的织物结构。

背景技术

智能织物是通过跨学科和交互领域来研发而成的纺织品及成衣制品，需通过整合传感、驱动、电子、能量等因素对纺织结构进行创新。由于智能织物具有功能多、穿着轻巧舒适的特点，被视为高生活品质的促进者和生物医学发展的推进者。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能。压电智能织物，具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，可作为穿戴传感器、能量收集器及致动器来使用。

目前的发明专利中，已授权的发明专利CN101479582 B公开了一种纺织物的力学传感器，用于检测纺织物的扭曲和/或张力和/或压力，其采用信号转换器来感测和转换信号。已公开的发明专利CN102110772 A将金属芯的压电陶瓷纤维固定在柔性电路板上，得到压电陶瓷纤维智能夹层。已公开的发明专利CN102790549 A在织物的外表面附有振动能量采集材料，采集环境振动或物体运动所产生的能量，并对外接电子产品供电。

然而，现有压电材料在应用至智能织物时，往往无法满足纺织物所需的透气性和透湿性，从而导致智能织物不具备服用机械性能和服用舒适性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种具有发电功能的织物结构。所述技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种具有发电功能的织物结构，所述织物结构包括：第一连接纱线电极（1）、压电纱线（2）、普通纱线（3）、第一导电纱线电极（4）、第二导电纱线电极（5）和第二连接纱线电极（6）；

所述压电纱线（2）位于所述第一导电纱线电极（4）与所述第二导电纱线电极（5）之间，且在所述织物结构中，所述压电纱线（2）分别与所述第一导电纱线电极（4）、所述第二导电纱线电极（5）呈垂直分布，所述压电纱线（2）分别与所述普通纱线（3）、所述第一连接纱线电极（1）、所述第二连接纱线电极（6）呈平行分布；

所述第一导电纱线电极（4）与所述第一连接纱线电极（1）连接，所述第二导电纱线电极（5）与所述第二连接纱线电极（6）连接；

所述第一导电纱线电极（4）和所述第二导电纱线电极（5）彼此相互绝缘，分别用于收集所述压电纱线（2）发生形变时产生的异种电荷。

在一个优选的实施例中，所述压电纱线（2）由压电有机聚合物、压电无机物或有机/无机复合物中的至少一种制成。

在一个优选的实施例中，所述压电有机聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯三氟乙烯、聚酰胺、聚乙烯中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述压电纱线（2）在用于制备所述织物结构前经过机械拉伸、热处理或电场极化处理，以增强所述压电纱线（2）的压电性能。

在一个优选的实施例中，所述压电无机物包含锆钛酸铅及钛酸钡中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述压电纱线（2）包括长丝无捻纱、长丝有捻纱、短纤维有捻纱中的至少一种，所述第一导电纱线电极（4）和所述第二导电纱线电极（5）中的纱线包括碳纳米管纱线、石墨烯纱线、涂银有机聚合物纱线或金属丝纱线中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述织物结构包括针织物结构、机织物结构和非织造物结构这三种结构的复合。

在一个优选的实施例中，所述第一导电纱线电极（4）、第二导电纱线电极（5）以及所述压电纱线（2）夹在两层绝缘织物之间，所述两层绝缘织物的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇及聚酰胺中的至少一种，所述第一导电纱线电极（4）、第二导电纱线电极（5）以及所述压电纱线（2）夹在两层绝缘织物之间所采用的工艺包括针织缝编及粘合工艺。

在一个优选的实施例中，所述织物结构在织成后还通过机械拉伸、热处理或电场极化处理以增强其压电性能。

在一个优选的实施例中，所述第一导电纱线电极（4）、第二导电纱线电极（5）分别由导电纱线相连，所述第一导电纱线电极（4）、第二导电纱线电极（5）由导电纱线相连的工艺包括纱线编结、纱线之间焊接工艺。

与现有技术相比，本发明提供的具有发电功能的织物结构具有以下优点：