[发明专利]柔性表皮供能器件

说明书

本发明公开一种柔性表皮供能器件，主要由自下而上的柔性基底层、基底电极层和全氟磺酸型聚合物薄膜层组成的能源贴片构成；所述基底电极层与所述全氟磺酸型聚合物薄膜层间固化有漆酶分子层和铂纳米颗粒层，固化后构成原电池正极；所述基底电极层与所述全氟磺酸型聚合物薄膜层间固化有葡萄糖氧化酶分子层、葡萄糖分子层、铂纳米颗粒层，固化后构成原电池负极。本发明具有柔性、可替换、能量传输效率高，绿色环保的优点，能源来源于负极的葡萄糖与正极的氧气的氧化还原反应。

技术领域

本发明属于表皮电子能源领域，特别是涉及一种柔性表皮供能器件。

背景技术

近几年，随着力学，材料和制造技术的发展，可穿戴柔性表皮电子设备引起了学术界和工业界的广泛关注，这些可穿戴柔性表皮电子设备可以用于连续监测健康数据，其监测内容包括皮肤温度，心电信号，肌电信号，以及生理活动中的各种物质的浓度等等。由于材料和制造技术的发展，研究人员在可穿戴柔性表皮电子设备已经取得了一定的成果。

然而，可穿戴柔性表皮电子设备的能源供应问题是一项挑战。由于皮肤的柔性，要求可穿戴柔性表皮电子设备的能源器件能够与皮肤共形，研究人员已经采用了柔性的基于热电效应的电池，基于光电效应的电池和纳米发电机来解决这个问题。然而，热电池的能量源于人体体温，具有较低的能量转换效率。光电池受到环境光照的限制，基于摩擦纳米发电机和压电纳米发电机需要外部能源来激发才可以输出电能。相比较我们提出的基于可替换贴片的柔性表皮供能器件，能量传输效率高，绿色环保无污染，能够满足柔性电子的需求，可以用于解决今后的可穿戴柔性表皮电子设备的能源供应问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种柔性表皮供能器件。

本发明为所要解决的技术问题提出的技术方案是：柔性表皮供能器件，主要由自下而上的柔性基底层、基底电极层和全氟磺酸型聚合物薄膜层组成的能源贴片构成；

所述基底电极层与所述全氟磺酸型聚合物薄膜层间固化有漆酶分子层和铂纳米颗粒层，固化后构成原电池正极；

所述基底电极层与所述全氟磺酸型聚合物薄膜层间固化有葡萄糖氧化酶分子层、葡萄糖分子层、铂纳米颗粒层，固化后构成原电池负极。

所述柔性基底层由双层材质构成，所述双层材质的底层为聚二甲基硅氧烷，表层为聚酰亚胺。

所述能源贴片可替换。

所述基底电极层为银电极。

本发明具有如下优点：

1、能源器件制作在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane：PDMS)和聚酰亚胺(polyimide：PI)基底上，组成能源器件的全氟磺酸型聚合物(Nafion)薄膜、PDMS、PI都是柔性材料，具有一定的抗弯曲和抗拉伸的功能，能够与皮肤共形，具有一定的抗变形的能力，可以用于可穿戴柔性表皮电子设备。

2、能源器件主要组成部分薄膜贴片具有可替换的优点，即当葡萄糖存储的能量消耗完成后，可以通过将一片新的贴片替换在原有位置上，保证对可穿戴柔性表皮电子系统能源的持续供应。

3、能源器件的能源来源于能源贴片之间的葡萄糖和氧气的氧化还原反应，这种基于葡萄糖的能源相比其他能源器件，具有能量传输效率高，绿色环保无污染的优点，而且不需要外界能源激发。

4、本发明具有柔性、可替换、能量传输效率高，绿色环保的优点，能源来源于负极的葡萄糖与正极的氧气的氧化还原反应。其中原电池的负极由葡萄糖分子，葡萄糖氧化酶分子，铂纳米颗粒和Nafion薄膜组成，原电池的正极由漆酶与铂纳米颗粒和Nafion薄膜构成。

附图说明

图1是本发明用于可穿戴柔性表皮电子系统供能的整体结构示意图；