[发明专利]一种可拉伸的能量转换纤维条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可拉伸的能量转换纤维条及其制备方法，其包括两层可拉伸电极层，以及一层可拉伸聚合物层和一层可拉伸压电层，两层可拉伸电极层为可拉伸电极层A和可拉伸电极层B。利用本发明的可拉伸的能量转换纤维条交叉编织而成的织物，能够将人体肢体多自由度和大拉伸应变运动机械能转换成电能，可以作为可拉伸电能供给器件为可穿戴柔性电子产品提供电能。

技术领域

本发明涉及纺织纤维技术领域，特别是涉及一种可拉伸的能量转换纤维条及其制备方法。

背景技术

随着柔性智能电子时代的到来，传统电池供电方式已经难以满足日益多元化的高弹性可穿戴电子终端的长期可靠供电需求，开发具有高功率密度、持久性和柔软舒适性的新型便携式电能供给器件是十分迫切的。考虑到人体运动机械能的清洁性和可再生性，将换能材料与人体服饰相结合形成智能发电织物，从人体运动中获取能量是实现便携式供能器件的最佳解决方案之一。但是，现有的大多数智能发电织物不具备多方向的机械拉伸性，不适用于人体肢体多自由度和大拉伸应变运动能量的采集，在一定程度上限制了智能发电织物产品的发展和商业推广。

针对上述情况，开发一种兼具高弹性和高输出性能的智能发电织物用以采集和转换人体运动机械能是一个亟待解决的问题。目前，基于人体机械能采集的可拉伸发电织物实现机理包含摩擦效应和压电效应两类，利用可拉伸换能材料和可拉伸电极实现能源转换发电。然而，单一换能机理的可拉伸发电织物具有能量转换效率低，环境适用性受限和工作频带窄等问题。因此，开发出一种基于压电-摩擦复合换能机理的可拉伸发电织物是十分有必要的，可以作为可拉伸电能供给器件为与之共形装配的可穿戴柔性电子产品提供电能。因此，获得可拉伸发电织物的关键是获得可拉伸的能量转换纤维条。

发明内容

本发明的目的是提供了一种可拉伸的能量转换纤维条。

本发明的另一目的是提供了该可拉伸的能量转换纤维条的制备方法。

本发明的可拉伸的能量转换纤维条包括两层可拉伸电极层，以及一层可拉伸聚合物层和一层可拉伸压电层，两层可拉伸电极层为可拉伸电极层A和可拉伸电极层B。

优选的，所述可拉伸压电层位于可拉伸电极层A和可拉伸电极层B之间，可拉伸电极层A上表面设置可拉伸聚合物层。

优选的，所述的可拉伸聚合物层为硅胶层。

本发明的可拉伸的能量转换纤维条的制备方法包括以下步骤：

(2)可拉伸电极材料的制备

将混炼胶与固化剂A按质量比100∶1.5-5在混炼机上混合1～3h；

将体积分数为40％～90％的镀银玻璃粉混入到基底材料中混入到基底材料中，在混炼机上混炼2h；

最后放入到磨具中，在155℃～200℃且15～40MPa下进行固化10～30min，制成可拉伸电极材料；

(2)一体式结构的可拉伸电极层A-可拉伸压电层-可拉伸电极层B的制备

将质量比为100∶1.5-5的混炼胶与固化剂A在混炼机上混合1～3h，形成可拉伸高分子聚合物基底材料；

将体积分数为40％～90％的压电陶瓷粉体混入到基底材料中，放入到模具中并在混炼机上混炼1～3h，制成压电复合材料；

将压电复合材料上表面和下表面分别放置步骤(1)制备的可拉伸电极材料，并将其放入到磨具中，在温度为155℃～200℃且压力为15～40MPa中固化10～30min，形成一体式结构的可拉伸电极层A-可拉伸压电层-可拉伸电极层B；