仿生一體成形自供能柔性傳感織物檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

仿生一體成形自供能柔性傳感織物研究了柔性針織結構自供能傳感器件結構設計與電力學耦合機理，解決了可穿戴電子器件的能源供應有限與無感穿着性能差的難題，以人體機械運動作為能源來源，實現了自體產能利用，更新了微型化電子器件能源供應模式。對人體姿態監測，醫療健康管理，可視化傳感，人機交互等有廣泛應用，引領了柔性智能傳感功能性材料研究方向。

技術原理/技術要點

（1）技術原理

柔性針織結構自供能傳感技術可有效避免外接供電系統限制使用範圍，通過仿生學概念改善針織技術與器件結構的融合性，提高智能可穿戴設備與服裝兼容性。技術原理是：

1、利用摩擦起電與靜電感應耦合效應，構建摩擦納米發電機，將環境中分散、無序的機械能轉化為電能，為輕質柔性可穿戴傳感設備提供綠色，持續，低成本，可再生的能源供應。

2、摩擦納米發電機以接觸分離式，水平滑動式，獨立層式，自由式四種工作模式進行器件結構設計，構建等效電容模型分析能量的收集與釋放，提升實際應用的潛在可能性與市場化價值。

3、針織拓撲結構複雜多變，緯編線圈串套實現小應力大應變，滿足人體皮膚及關節部位的拉伸，提高傳感信號靈敏度；多類別針織設備構建二維平面結構及三維空間結構，製備流程短，成本低，可產業化；利用針織一體成形技術，實現日常無感穿着，可水洗，工作持久的嵌入式柔性可穿戴電子設備。

4、依託自然界優勝劣汰選擇，對針織結構設計重建，形成三維仿生鱗片結構針織材料，實現多區域範圍信號監測。

（2）技術要點：

1、提出了一體成形三維仿生鱗片針織結構用以收集人體機械能。

2、創新了柔性自供能傳感器件及能源供應系統。

應用情況及效果

仿生鱗片柔性針織結構自供能傳感織物，利用摩擦納米發電技術，實現對人體機械能收集並對生理信號、運動特徵等參數集成監測；利用針織一體成形技術，將傳感器集成在針織材料基底上，實現無感、可穿且集防護為一體的多功能戶外紡織材料。解決了供能難，硬質器件與柔性基材的兼容性差的問題。

因製備工藝簡單，材料成本低，短流程高效率，產業化水平高等優勢，市場化前景廣闊，為柔性防護和智能呼救系統提供了解決方案，以挽救於危難中的戶外運動者或戶外工作人員，具有十分重要的社會價值，在實現日常可穿的自供能傳感器件等領域發揮重要作用。該技術拓展了針織技術的適用範圍，突出針織優勢，通過線圈串套關係，形成多結構網絡特徵的柔性傳感器件，以適應人體的運動特徵。

仿生鱗片結構物理力學性能優於傳統的二維平面結構，可實現3-4級防割性能，層疊結構賦予優異防潑水性能且形成有效水汽運輸通道，提升戶外服內微環境的熱濕舒適性，增加穿着者工作時長。

經過前期研究與器件性能測試，預計2022年可與某知名戶外運動產品公司達成合作，以市場為導向，客戶需求為目標，完成科技成果轉化，形成可投入市場的仿生鱗片柔性針織可穿戴自供能傳感系統，實現生理信號傳感，運動姿態監測。