[发明专利]一种基于摩擦生电机理的柔性发电织物

说明书

一种基于摩擦生电机理的柔性发电织物，包括：正摩擦层，用于与负摩擦层摩擦生电；负摩擦层，用于与所述正摩擦层摩擦生电；电荷泵，用于为所述正摩擦层和所述负摩擦层提供电荷；所述电荷泵的正极与所述正摩擦层连接而负极与所述负摩擦层连接。本申请提供的一种基于摩擦生电机理的柔性发电织物制备简便，用材低廉，穿戴舒适。

技术领域

本发明属于柔性发电织物技术领域，具体涉及一种基于摩擦生电机理的柔性发电织物。

背景技术

2020年新型冠状病毒(COVID-19)爆发，其传染速度较快，传播途径较广，感染人群较多，目前认为，飞沫传播和接触传播是新型冠状病毒的主要传播途径。因此，采取必要的防护手段至关重要。现阶段较为有效的防护措施为佩戴口罩，口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，可有效的防止病毒通过呼吸道进入肺部而引发疾病。传统工艺生产的静电吸附口罩仅限于利用驻极体制成内层滤芯，并通过电晕放电向驻极体充电提高其吸附能力，然而驻极体中电荷极易流失，口罩过滤效率下降迅速。

现有专利文献CN206604639U公开的口罩，其净化组件由两层铜导电网板组成，两层网板间彼此绝缘；将净化组件与直流电源连接，从而增强过滤效率，然而其不具有储存电荷功能，电荷很快从导电网板中流失，电荷保持性能较差，需持续接通外电源，且佩戴舒适性较差。现有文献(Adv.Funct.Mater.2018,28,1706680)提出一种新型摩擦电空气净化器，然而此装置对PM2.5这种较大颗粒过滤效率较高，对粒径小于0.3μm的颗粒过滤效率不佳。因此，亟需开发一种既具有高过滤效率，又无需持续接通外电源的发电织物。

文献(Nat.Commun.,2020,11:1599)报道了一种电荷泵的原理，有效提高了摩擦纳米发电机电学输出功率。电荷泵部分包括外接摩擦纳米发电机(CE-TENG)及电荷激发电路组成；其中CE-TENG由两层铜箔及氟化乙烯丙烯共聚物膜组成；而主摩擦纳米发电机是由单层铜箔及表面附有聚酰亚胺的硅胶组成。此器件穿戴舒适性较差，结构复杂，不适合在服装上应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于摩擦生电机理的柔性发电织物，包括：

正摩擦层，用于与负摩擦层摩擦生电；

负摩擦层，用于与所述正摩擦层摩擦生电；

电荷泵，用于为所述正摩擦层和所述负摩擦层提供电荷；所述电荷泵的正极与所述正摩擦层连接而负极与所述负摩擦层连接。

优选地，所述正摩擦层包括第一导电布。

优选地，所述正摩擦层还包括绝缘透气布料，所述绝缘透气布料沿所述第一导电布的周长设置。

优选地，所述负摩擦层包括第二导电布。

优选地，所述负摩擦层还包括碳氟纳米纤维，所述碳氟纳米纤维沿所述第二导电布的表面设置。

优选地，所述负摩擦层的制备方法为：

将所述第二导电布粘贴至单辊机上；

使用静电纺丝装置在所述第二导电布表面静电喷射形成所述碳氟纳米纤维；

在所述单辊机上得到所述负摩擦层。

优选地，所述静电纺丝装置的电压为16kV-18kV，所述单辊机的转速为30rad/min-50rad/min，所述单辊机的纺丝时间为40min-60min。

优选地，所述碳氟纳米纤维为聚偏二氟乙烯纳米纤维。

优选地，所述电荷泵包括：锂电池、二极管和电容器，其中，所述锂电池的正极与所述二极管的正极连接，所述锂电池的负极与所述负摩擦层连接，所述二极管的负极与所述正摩擦层连接，所述电容器的第一端连接所述正摩擦层而第二端连接所述负摩擦层。