本发明涉及电气装置技术领域，尤其涉及一种摩擦压电复合发电织物及其制造方法。
背景技术：
随着物联网和传感器技术的迅速发展，电路转换效率和微小电子设备的能量消耗都有了明显的改善，但是，电子产品的运行仍旧摆脱不了传统电池的枷锁。最近几年，可再生、低成本、环保的纳米发电机已经显现出明显的优势，是一种潜在的和有效的替代传统电池的供能方式。当前的纳米发电机的工作机制有多种，包含热能、光能、化学能和机械能等能量转换为电能，其中，机械能因广泛存在和相对平稳而受到很多研究者的青睐。发展比较成熟的机械能采集装置主要有压电、摩擦电、电磁等纳米发电机，目前，单一原理的机械能量采集装置具有局限性，例如，摩擦纳米发电机受外界环境影响严重，压电纳米发电机的输出能量小，电磁纳米发电机的结构复杂等。因此，提出一种结构简单的复合纳米发电机，提升发电机装置的整体输出性能是十分必要的。
因此，市面上急需一种摩擦和压电复合机制发电、能量转换率高、人体亲和的摩擦压电复合发电织物及其制造方法。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种摩擦和压电复合机制发电、能量转换率高、人体亲和的摩擦压电复合发电织物制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种摩擦压电复合发电织物，该摩擦压电复合发电织物由外层、内层和充电电池组成，外层由ito导电膜和由聚酯纤维-聚偏氟乙烯压电膜复合材料制成的外表层整合固化而成，内层由ito导电膜和内衬层整合固化而成，充电电池的两极分别与外层的ito导电膜和内层的ito导电膜连接；
内层的制造方法包括以下步骤：
①将硅树脂ecoflex00-30的a胶和b胶混合均匀后，用可调式刮膜器将硅胶混合液刮涂在聚酯纤维织物内表面上，膜厚为500μm，获得复合聚酯纤维织物；
②将步骤①获得的复合聚酯纤维织物置于真空环境内，升温至80℃-90℃，保温1.5h-2h，获得固结复合聚酯纤维织物；
③将步骤②获得的固结复合聚酯纤维织物取出自然冷却到室温，然后以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在固结复合聚酯纤维织物两侧表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
外层的制造方法包括以下步骤：
①将聚酯纤维编织成布料，布料分为c、d两面；
②将聚偏氟乙烯热熔后均匀喷涂在步骤①获得的布料c面上，喷涂厚度100μm-150μm，获得复合布料；
③以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在步骤②获得的复合布料d表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
纺织品的配装方法包括以下步骤：
将完成表面蒸镀的外层和内层整合，将上述步骤中获得的外层织物的c面与内层织物任意一面相对贴合组装，再将通过导线将集成有整流器的充电电池的负极分别与外层d面的ito导电膜和内层未贴合面的ito导电膜连接、正极与贴合面处的ito导电膜连接，即获得所需摩擦压电复合发电织物。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：(1)本发明给出了一种现有技术中没有的，集摩擦发电与压电发电复合机制的发电机，利用低成本、良好的生物兼容性的摩擦发电机和受外界环境影响小、应用范围广的压电发电机来实现协同工作，综合转换率高，应用范围广，适用场景多。(2)本发明所公开的摩擦发电织物其工艺路线是在现有成熟工艺的工艺路线基础上简单增高而成，因而与现有生产线能实现简单整合，制造工艺简单，成本低廉，能很方便地进行大规模生产的应用，同时本发明还具有极好的耐久性和可加工性，可轻松融入其他产品的设计当中。(3)本文提出的复合纳米发电机使用的材料均为有机环保材料，制作工艺简单、原材料成本低，能够被广泛应用于能量采集领域。(4)本发明还通过简单设置整流器将摩擦单元和压电单元在接触-分离的周期过程中产生的电信号不同步问题消解，对它们进行整流后再混合输出，这样使得本发明在摩擦单元整流后的电压峰值可达约33v，压电单元整流后的电压峰值约为20v。但同样，本发明也有较明显的问题，即本发明的织物透气性差，因此穿着舒适性将不尽人意，这个缺点在实际应用中还需要进一步改进，不过不论如何，本发明仍具有摩擦和压电复合机制发电、能量转换率高、人体亲和的特性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：ito导电膜1、外表层2、内衬层3。
具体实施方式
本发明的工作原理为：本发明是利用摩擦材料的接触生电、静电感应和压电材料的正压电效应来实现的，将本发明涉及的三个ito膜电极由里及外分别编号为电极1、电极2和电极3，则本发明的运动过程可以分为六个阶段：第一阶段为受到压力至静止时，硅树脂ecoflex00-30与电极2完全接触，摩擦层和压电层产生形变位移时，表面存在等量且电性相反的摩擦电荷，第二阶段，压力解开，压电单元受到的压力被释放，压缩应力从最大变为零，将压电单元的两端电极连接起来，电子从电极3通过外接负载流向电极2；第三阶段，移动物体继续上移，两个接触面开始分离，摩擦单元的静电感应产生电场的变化，电子从电极1通过外接负载流向电极2，达到电荷平衡后，电流变为零；第四阶段，再次开始受力时，硅树脂ecoflex00-30表面与电极2的距离逐渐减小到0，摩擦单元产生相反的电荷转换过程，电子从电极2通过外接负载流向电极1；第五阶段，压力作用至静止(与阶段1同状态)，压电层受到压力产生电荷，在电极2和电极3中产生压电电势。
实施例1：
如图1所示的一种摩擦压电复合发电织物，该摩擦压电复合发电织物由外层、内层和设置有整流器的充电电池组成，外层由ito导电膜1和由聚酯纤维-聚偏氟乙烯压电膜复合材料制成的外表层2整合固化而成，内层由两面均固化有ito导电膜1的内衬层3整合固化而成，充电电池的负极分别与外层d面的ito导电膜1和内层未贴合面的ito导电膜1连接、正极与贴合面处的ito导电膜1连接；
内层的制造方法包括以下步骤：
①将硅树脂ecoflex00-30的a胶和b胶混合均匀后，用可调式刮膜器将硅胶混合液刮涂在聚酯纤维织物内表面上，膜厚为500μm，获得复合聚酯纤维织物；
②将步骤①获得的复合聚酯纤维织物置于真空环境内，升温至80℃-90℃，保温1.5h-2h，获得固结复合聚酯纤维织物；
③将步骤②获得的固结复合聚酯纤维织物取出自然冷却到室温，然后以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在固结复合聚酯纤维织物两侧表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
外层的制造方法包括以下步骤：
①将聚酯纤维编织成布料，布料分为c、d两面；
②将聚偏氟乙烯热熔后均匀喷涂在步骤①获得的布料c面上，喷涂厚度100μm-150μm，获得复合布料；
③以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在步骤②获得的复合布料d表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
纺织品的配装方法包括以下步骤：
①将完成表面蒸镀的外层和内层整合，将上述步骤中获得的外层织物的c面与内层织物任意一面相对贴合组装，再将通过导线将集成有整流器的充电电池的负极分别与外层d面的ito导电膜1和内层未贴合面的ito导电膜1连接、正极与贴合面处的ito导电膜1连接，即获得所需摩擦压电复合发电织物。
根据本实施例生产的摩擦发电织物，穿着于人体时其重量与普通运动服并无明显差异，在人体剧烈运动时(如慢跑健身时)，本发明在摩擦单元整流后的电压峰值可达约33v，压电单元整流后的电压峰值约为20v。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种摩擦压电复合发电织物，其特征在于：该摩擦压电复合发电织物由外层、内层和设置有整流器的充电电池组成，外层由ito导电膜(1)和由聚酯纤维-聚偏氟乙烯压电膜复合材料制成的外表层(2)整合固化而成，内层由两面均固化有ito导电膜(1)的内衬层(3)整合固化而成，充电电池的负极分别与外层d面的ito导电膜(1)和内层未贴合面的ito导电膜(1)连接、正极与贴合面处的ito导电膜(1)连接；
内层的制造方法包括以下步骤：
①将硅树脂ecoflex00-30的a胶和b胶混合均匀后，用可调式刮膜器将硅胶混合液刮涂在聚酯纤维织物内表面上，膜厚为500μm，获得复合聚酯纤维织物；
②将步骤①获得的复合聚酯纤维织物置于真空环境内，升温至80℃-90℃，保温1.5h-2h，获得固结复合聚酯纤维织物；
③将步骤②获得的固结复合聚酯纤维织物取出自然冷却到室温，然后以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在固结复合聚酯纤维织物两侧表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
外层的制造方法包括以下步骤：
①将聚酯纤维编织成布料，布料分为c、d两面；
②将聚偏氟乙烯热熔后均匀喷涂在步骤①获得的布料c面上，喷涂厚度100μm-150μm，获得复合布料；
③以氧化铟：氧化锡按质量比9：1的比例混配的混合物为原料，在步骤②获得的复合布料d表面蒸镀均衡性ito膜，膜层厚度50nm-100nm；
纺织品的配装方法包括以下步骤：
①将完成表面蒸镀的外层和内层整合，将上述步骤中获得的外层织物的c面与内层织物任意一面相对贴合组装，再将通过导线将集成有整流器的充电电池的负极分别与外层d面的ito导电膜(1)和内层未贴合面的ito导电膜(1)连接、正极与贴合面处的ito导电膜(1)连接，即获得所需摩擦压电复合发电织物。
技术总结