[发明专利]一种全柔性磁电式自供能器件及其制备方法与相关制品

说明书

本发明公开了一种全柔性磁电式自供能器件及其制备方法与相关制品，属于智能穿戴材料领域，制备方法包括如下步骤：将液态金属灌注于线性柔性壳体中，并将所述柔性壳体两端封装，得到柔性导电金属线；将磁性粒子与成型剂混合搅拌至粘稠，倒入模具中；静置、固化，经后处理后得到具有磁性的柔性纤维；将所述柔性导电金属线缠绕于所述柔性纤维外壁，得到所述全柔性磁电式自供能器件。本发明公开的自供能纤维的组成材料均为具有柔性、可拉伸、可弯折等性质，真正实现功能性纤维柔软、舒适、可灵活编织的特性。

技术领域

本发明属于智能穿戴材料领域，具体涉及一种全柔性磁电式自供能器件及其制备方法与制品。

背景技术

市面上的纤维织物多为通过化学合成的人造纤维，随着社会进步，除了在品种上推陈出新外，人们越来越注重人造纤维的新功能开发，如远红外纤维、磁性纤维，对人体有刺激、按摩等作用，促进血液循环，具有很好的保健功效。将磁性材料应用于可穿戴传感设备可以随时随地的监测人体的生理信号，为我们提供实时的身体状况反馈。因此，如果能够以柔性纤维作为传感器的基本单元，通过编织集成的方式，可以将成千上万的纤维传感器集成到织物上，实现多种传感功能集于一体的目的。

但是现有技术中，附加保健功能的织物往往洗涤困难，舒适度较差，大大降低了纤维的柔软、可编织等特性。在智能化的应用中，目前市场上磁性智能化设备主要依靠从外部供电或者与储能装置(如电池)等配套工作才能正常使用，而这也限制了它的使用范围、使用寿命以及轻量化智能化等发展方向。因此，将磁性材料很好应用在智能穿戴等智能化领域，实现磁性材料的柔性化、轻量化及自供能化就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有保健织物柔韧性差、较重、不能实现自供能的技术问题，本发明提供了一种全柔性磁电式自供能器件及其制备方法与相关制品。

本发明第一方面提供一种全柔性磁电式自供能器件，该全柔性磁电式自供能器件包括柔性纤维和柔性导电金属线，上述柔性纤维具有磁性，上述柔性导电金属线缠绕在上述柔性纤维外壁形成柔性导电金属线圈闭合回路。

在一些实施方式中，上述柔性纤维包括磁性粒子和液态成型剂，上述磁性粒子的质量百分含量为30％-90％，上述液态成型剂的质量百分含量为10％-70％。

在一些实施方式中，上述全柔性磁电式自供能器件的拉伸形变量为80％-330％；

和/或，上述全柔性磁电式自供能器件在10％-50％的单位拉伸形变量范围内，能够产生4-10微伏的感应电动势。

本发明第二方面提供一种全柔性磁电式自供能器件的制备方法，包括如下步骤：

将液态金属灌注于线性柔性壳体中，并将上述线性柔性壳体两端封装，得到柔性导电金属线；

将磁性粒子与液态成型剂混合搅拌至粘稠，倒入模具中；

静置、固化，经后处理后得到具有磁性的柔性纤维；

将上述柔性导电金属线缠绕于上述柔性纤维外壁，得到上述全柔性磁电式自供能器件。

在一些实施方式中，上述线性柔性壳体的制备方法包括：通过3D打印制备线性实心柱体，在上述柱体外壁浇筑液态成型剂，静置，待上述液态成型剂固化成型，脱模，得到线性柔性壳体。

在一些实施方式中，上述模具为空心柱体；优选的，上述模具分为上下两部分；更优选的，上述模具内壁有螺旋状凸起；特别优选的，上述模具通过3D打印制备得到。

在一些实施方式中，上述后处理包括：将含有磁性粒子与液态成型剂混合物的模具在60-90℃的条件下进行干燥，干燥时间为6-12小时。

在一些实施方式中，上述液态金属选自镓、铷、铯、镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或多种；