发电衣的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发电衣，用以解决现有技术中的发电衣由于存在很大的局限性而不适合大规模推广的问题。该发电衣包括服装本体，在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上设置有至少一个摩擦发电机以及与所述至少一个摩擦发电机的输出端相连的储能装置，其中，所述摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极作为所述摩擦发电机的输出端。本发电衣不受温差影响，且制备成本比较低，制备过程也比较简单，非常适合大规模推广。
【专利说明】发电衣
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种服装，特别涉及一种发电衣。
【背景技术】
[0002]目前，电子设备的数量正处于迅速而持续的增长时期，例如，全世界有35亿手机用户，20亿随身听拥有者。这些数量众多的电子设备虽然为人们的生活带来了诸多便利，但是，这些电子设备都无一例外的需要使用者有规律地为其充电，否则就会在电量耗尽后无法使用。为了使这类电子设备能够在没有传统电源的情况下持续使用，许多研究人员已经开始着手研究从人体和/或外界环境中收集能量，从而为电子设备持续供电。
[0003]例如，一些研究人员发明了用于收集能量的发电衣。常见的发电衣主要是利用人体体热与自然环境的温差来发电的，并且能够对电能进行储存和输出，以满足便携式电子设备的需求。但是，这种温差发电的发电衣在人体温度和自然环境温度一致时就不能正常工作，不能得到持续的电能输出，因此，使用局限性很大。
[0004]虽然，近几年提出的纳米氧化锌纤维发电技术为发电衣的制备提供了新的途径，这种发电技术主要是利用溶液化学方法，将氧化锌纳米线沿径向均匀生长在纤维表面，然后利用压电效应产生电能。但是，这种发电衣的制备成本非常高，且制备过程也比较复杂，不适合大规模推广。
[0005]由此可见，现有的发电衣都存在着很大的局限性，不适合大规模推广。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供了一种发电衣，用以解决现有技术中的发电衣由于存在很大的局限性而不适合大规模推广的问题。
[0007]—种发电衣，包括服装本体，在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上设置有至少一个摩擦发电机以及与所述至少一个摩擦发电机的输出端相连的储能装置，其中，所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极作为所述摩擦发电机的输出端。
[0008]本实用新型实施例中，在发电衣的内部和/或表面设置摩擦发电机，并通过摩擦发电机进行发电。该摩擦发电机主要靠摩擦界面(例如第一高分子聚合物绝缘层和第二电极)之间的摩擦，导致第一电极和第二电极之间产生电势差，进而实现发电。这种发电方式不受温差影响，且制备成本比较低，制备过程也比较简单，所以，本实用新型实施例提供的发电衣非常适合大规模推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出了本实用新型实施例提供的发电衣的结构示意图；[0010]图2a示出了摩擦发电机以及储能装置位于服装面料和服装里料之间的示意图；
[0011]图2b示出了摩擦发电机以及储能装置位于服装面料和服装里料之间的内部夹层内部的示意图；
[0012]图3示出了本实用新型实施例提供的发电衣中的储能装置的结构示意图；
[0013]图4a和图4b分别示出了摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；
[0014]图5a和图5b分别示出了摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；
[0015]图6a和图6b分别示出了摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；
[0016]图7a和图7b分别示出了摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。
[0018]本实用新型提供了一种发电衣，用以解决现有技术中的发电衣由于存在很大的局限性而不适合大规模推广的问题。
[0019]图1示出了本实用新型实施例提供的发电衣的结构示意图。如图1所示，该发电衣包括服装本体I，在服装本体I的内部和/或服装本体I的表面上设置有至少一个摩擦发电机2以及与至少一个摩擦发电机2的输出端相连的储能装置3。其中，每个摩擦发电机2包括:依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极作为所述摩擦发电机的输出端。
[0020]本实用新型实施例中，在发电衣的内部和/或表面设置摩擦发电机，并通过摩擦发电机进行发电。该摩擦发电机主要靠摩擦界面(例如第一高分子聚合物绝缘层和第二电极)之间的摩擦，导致第一电极和第二电极之间产生电势差，进而实现发电。这种发电方式不受温差影响，且制备成本比较低，制备过程也比较简单，所以，本实用新型实施例提供的发电衣非常适合大规模推广。
[0021 ] 在本实用新型实施例中，摩擦发电机是实现发电功能的核心部件，将在后面给予详细的介绍。接下来，先介绍一下至少一个摩擦发电机2以及与至少一个摩擦发电机2的输出端相连的储能装置3的具体设置方式:
[0022]具体设置时，可以将一个或多个摩擦发电机2以及储能装置3都设置在服装本体I的内部，或者，也可以将一个或多个摩擦发电机2以及储能装置3都设置在服装本体I的表面上。另外，还可以将一个或多个摩擦发电机2设置在服装本体I的内部，将储能装置3设置在服装本体I的表面上；或者，也可以将一个或多个摩擦发电机2设置在服装本体I的表面上，将储能装置3设置在服装本体I的内部。其中，将摩擦发电机设置在服装本体的内部时可以避免外力对摩擦发电机所造成的损害，从而起到一定的防护作用；将摩擦发电机设置在服装本体的表面时可以更充分地与外力相接触，从而提高摩擦效果。同理，将储能装置设置在服装本体的内部时也可以避免外力对储能装置所造成的损害，从而起到一定的防护作用；将储能装置设置在服装本体的表面时可以更方便用户的使用。因此，本实用新型对摩擦发电机和储能装置的具体设置方式不做限定，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的设置方式，例如，也可以将一部分摩擦发电机设置在服装本体内部，将另一部分摩擦发电机设置在服装本体表面。
[0023]其中，将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装本体的表面上时可以包括两种情况，第一种情况是:将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装本体的外表面上，即用户穿上发电衣后能够被外人看到的服装外表面上；第二种情况是:将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装本体的内表面上，即用户穿上发电衣后不会被外人看到并且与人体直接接触或者通过其他服装与人体间接接触的服装内表面上。具体设置时可根据需要灵活选取上述两种方式中的一种或两种。
[0024]具体地，将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装本体的内部时主要包括以下两种情况:在第一种情况中，服装本体包括:位于外部的服装面料以及位于内部的服装里料，也就是说，服装本体是由两层材料构成的，则所述服装本体的内部是指:所述服装面料与所述服装里料之间的空隙，此时，只需将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装面料与服装里料之间的空隙内即可。图2a示出了摩擦发电机2以及储能装置3位于服装面料11和服装里料12之间的示意图。在第二种情况中，服装本体包括:位于外部的服装面料、位于内部的服装里料以及位于所述服装面料与所述服装里料之间的内部夹层，也就是说，服装本体是由三层材料构成的，则所述服装本体的内部是指:所述内部夹层的表面或内部，此时，只需将摩擦发电机和/或储能装置设置在内部夹层的表面或内部即可，其中，将摩擦发电机和/或储能装置设置在内部夹层的内部主要是在内部夹层较厚(例如通过海绵实现)时采取的方式。图2b示出了摩擦发电机2以及储能装置3位于服装面料11和服装里料12之间的内部夹层10内部的示意图。
[0025]进一步地，将摩擦发电机以及储能装置设置在服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上时，可以灵活地选择具体位置进行设置，例如，可以设置在腋下、胳膊内侧等容易被摩擦或弯曲的位置，也可以设置在胸前、下摆等其他位置，总之，本实用新型对摩擦发电机以及储能装置的具体位置不做限定。
[0026]另外，将摩擦发电机和/或储能装置设置在服装本体的内部和/或服装本体的表面时可以采用多种方式进行设置。例如，通常可以采用固定设置和活动设置两种方式。在固定设置方式中，摩擦发电机和/或储能装置以不可拆卸的方式固定设置在服装本体的内部和/或服装本体的表面，例如，可以直接缝合或粘贴到服装本体的内部或表面。在活动设置方式中，摩擦发电机和/或储能装置以可拆卸的方式活动设置在服装本体的内部和/或服装本体的表面，例如，可以通过扣子或粘钩等方式固定在服装本体的内部或表面。其中，采取可拆卸的活动设置方式时，摩擦发电机和储能装置能够方便地拆卸下来，从而便于对服装本体进行清洗，这种方式可以应用于需多次洗涤的衣物；采取不可拆卸的固定设置方式时，摩擦发电机和储能装置与服装本体之间往往能够固定地更加紧密，防止摩擦发电机和储能装置的脱落和移位，这种方式可以应用于不常洗涤的衣物。
[0027]介绍完摩擦发电机和储能装置的具体设置方式之后，介绍一下储能装置的具体结构:
[0028]图3示出了储能装置的结构示意图。如图3所示，储能装置3进一步包括:依次相连的整流电路31、滤波电路32、变压电路33以及储能元件34。具体地，整流电路31与摩擦发电机2的输出端相连，用于将摩擦发电机2输出的交流脉冲电进行整流，得到单向脉动的直流电；滤波电路32与整流电路31的输出端相连，用于将整流电路31输出的单向脉动的直流电进行滤波，得到滤除杂波干扰后的直流电；变压电路33与滤波电路32的输出端相连，用于将滤波电路32输出的滤除杂波干扰后的直流电进行变压处理；储能元件34与变压电路33相连，用于将变压电路33输出的电信号进行储存。其中，储能元件可以灵活选用锂电池、镍氢电池、铅酸电池、超级电容等元件实现。
[0029]另外，为了将储能装置中存储的电能提供给外部电器(例如，手机、MP3、MP4、温度传感器、压力传感器、呼吸、心跳传感器等)，该储能装置还可以包括:与储能元件相连的、适于为外部电器供电的供电接口。其中，所述供电接口的数量为一个或多个。当供电接口的数量为多个时，每个供电接口提供的电压大小或接口类型不同，以便能够满足各类外部电器的不同需求。例如，可能有的供电接口能够为外部电器提供3V的电压，有的能够提供1.5V的电压，从而满足不同额定电压的外部电器，或者，也可以在储能装置上设置一个类似变压器的电压选择滑块，滑块的不同位置对应于不同的输出电压。或者，还可能有的供电接口为常规的USB接口，有的供电接口为miniUSB接口等，以便满足不同接口的外部电器的需求。优选地，当储能装置通过供电接口为外部电器供电时，将储能装置以可拆卸的方式设置在发电衣的服装本体上，从而可以灵活地将储能装置取下来进行供电。
[0030]除了通过供电接口为外部的电器供电之外，在本实用新型实施例中，还可以直接在服装本体上设置一个或多个用电设备，该一个或多个用电设备同样可以设置在服装本体的内部和/或服装本体的表面上，用电设备的具体设置位置和设置方式可参照摩擦发电机和储能装置的设置位置和设置方式，此处不再赘述。
[0031]例如，上述的一个或多个用电设备可以包括:与所述储能装置相连的一个或多个感测装置以及报警装置，其中，所述报警装置进一步与所述一个或多个感测装置的输出端相连。具体地，感测装置可以包括:压力传感器、呼吸传感器、心跳传感器、温度传感器、湿度传感器中的一种或多种。报警装置可以包括:声音报警器和/或灯光报警器。其中，感测装置用于感应和测量一个或多个预定指标值，并且当测量值低于或高于预定值时，发送报警信号使报警装置报警。其中，感测装置感应和测量的预定指标可以是压力、心跳、呼吸、温度、湿度等。通过在发电衣上进一步设置一个或多个感测装置，能够感测人体的相关信号(如压力信号、心跳信号、呼吸信号、温度信号、湿度信号等)，从而在出现异常状况时报警。由此可见，安装有感测装置的发电衣还可以为人们提供必要的监护，有效发现危险情况的发生，提高生命安全。而且，由于感测装置能够直接通过摩擦发电机产生的电能进行工作，因此既免去了频繁充电的繁琐，也避免了断电的不便。
[0032]另外，上述的报警装置并不是必须的，在本发明的其他可选实施例中，也可以仅设置一个或多个感测装置，而不设置报警装置。这样，在不需要报警的情况下，可以单独感测人体的相关信号(如压力信号、心跳信号、呼吸信号、温度信号、湿度信号等)并使用户获取到感测结果。
[0033]在上述实施例中，摩擦发电机是核心部件，正是由于摩擦发电机的自发电功能，才使发电衣得以实现自供电。因此，下面将通过四个实施例分别介绍一下上述的发电衣中的摩擦发电机的可能结构:
[0034]实施例一、
[0035]摩擦发电机的第一种结构如图4a和图4b所示。图4a和图4b分别示出了摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极111，第一高分子聚合物绝缘层112，以及第二电极113。具体地，所述第一电极111设置在第一高分子聚合物绝缘层112的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层112的第二侧表面与第二电极113相对设置。在上述结构中，第一高分子聚合物绝缘层112的第一侧表面与第一电极之间相对固定，第一高分子聚合物绝缘层112的第二侧表面与第二电极之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦并在第二电极和第一电极处感应出电荷。因此，在本实施例中，第一高分子聚合物绝缘层和第二电极相对设置的两个面作为摩擦发电机的摩擦界面，上述的第一电极和第二电极分别作为摩擦发电机的两个输出端。
[0036]为了提高摩擦发电机的发电能力，第一高分子聚合物绝缘层112和第二电极113相对设置的两个面中的至少一个面上可以进一步设置微纳结构120。也就是说，微纳结构120既可以设置在第一高分子聚合物绝缘层朝向第二电极的面上，也可以设置在第二电极朝向第一高分聚合物绝缘层的面上，或者，同时设置在第一高分子聚合物绝缘层朝向第二电极的面上以及第二电极朝向第一高分聚合物绝缘层的面上。因此，当摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层112与第二电极113的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极111和第二电极113处感应出较多的电荷。由于上述的第二电极主要用于与第一高分子聚合物绝缘层摩擦，因此，第二电极也可以称之为摩擦电极。
[0037]上述的微纳结构120具体可以采取如下两种可能的实现方式:第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。所述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使第一高分子聚合物绝缘层的表面形成不规则的凹凸结构。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构，此时第一高分子聚合物绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度为0.5-1.2mm (优选1.0mm)，且其相对第二电极的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为:宽度为IO-1OOnm以及深度为4_50 μ m。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调整，优选的这些纳米孔是孔间距为2-30 μ m的均匀分布，更优选的平均孔间距为9 μ m的均匀分布。
[0038]下面具体介绍一下上述的摩擦发电机的工作原理。当该摩擦发电机受到按压或发生弯曲时，该摩擦发电机的各层受到挤压，导致摩擦发电机中的第二电极与第一高分子聚合物绝缘层表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极和第二电极之间的电容发生改变，从而导致第一电极和第二电极之间出现电势差。由于第一电极和第二电极作为摩擦发电机的输出端与储能装置连接，储能装置构成摩擦发电机的外电路，摩擦发电机的两个输出端之间相当于被外电路连通。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极和第二电极之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极和第二电极之间将再次产生反向的电势差。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流脉冲电信号。
[0039]根据发明人的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子，因此采用金属电极与高分子聚合物摩擦能够提高能量输出。相应地，在图4a和图4b所示的摩擦发电机中，第二电极由于需要作为摩擦电极(即金属)与第一高分子聚合物绝缘层进行摩擦，因此其材料可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、鹤或钥;；合金可以是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。第一电极由于不需要进行摩擦，因此，除了可以选用上述罗列的第二电极的材料之外，其他能够制作电极的材料也可以应用，也就是说，第一电极除了可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、钨合金、钥合金、铌合金或钽合金之外，还可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜等非金属材料。
[0040]由此可见，图4a和图4b所示的摩擦发电机主要通过金属(第二电极)与聚合物(第一高分子聚合物绝缘层)之间的摩擦来产生电信号，主要利用了金属容易失去电子的特性，使第二电极与第一高分子聚合物绝缘层之间形成感应电场，从而产生电压和/或电流。
[0041]实施例二、
[0042]摩擦发电机的第二种结构如图5a和图5b所示。图5a和图5b分别示出了摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极211，第一高分子聚合物绝缘层212，第二高分子聚合物绝缘层214以及第二电极213。具体地，第一电极211设置在第一高分子聚合物绝缘层212的第一侧表面上；所述第二电极213设置在第二高分子聚合物绝缘层214的第一侧表面上；其中，所述第一高分子聚合物绝缘层212的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层214的第二侧表面在受到按压或发生弯曲时接触摩擦并在第一电极和第二电极处感应出电荷。因此，在本实施例中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面作为摩擦发电机的摩擦界面。其中，第一电极和第二电极分别作为摩擦发电机的两个输出端。
[0043]为了提高摩擦发电机的发电能力，所述第一高分子聚合物绝缘层212和第二高分子聚合物绝缘层214相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构220。因此，当摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层212与第二高分子聚合物绝缘层214的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极211和第二电极213处感应出较多的电荷。上述的微纳结构可参照上文的描述，此处不再赘述。
[0044]图5a和图5b所示的摩擦发电机的工作原理与图4a和图4b所示的摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图5a和图5b所示的摩擦发电机的各层受到挤压时，是由第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图5a和图5b所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。
[0045]图5a和图5b所示的摩擦发电机主要通过聚合物(第一高分子聚合物绝缘层)与聚合物(第二高分子聚合物绝缘层)之间的摩擦来产生电信号。
[0046]在图5a和图5b所示的结构中第一电极和第二电极所用材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金可以是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。可以看出，由于在图5a和图5b所示的结构中，第二电极不需要作为摩擦电极，因此，第二电极也可以选取非金属材料实现。
[0047]在上述两种结构中，上述的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以分别选自聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。其中，在第二种结构中，原则上第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果两层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。因此优选地，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质不同。
[0048]实施例三、
[0049]除了上述两种结构外，摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图6a和图6b所示。图6a和图6b分别示出了摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。从图中可以看出，第三种结构在第二种结构的基础上增加了一个居间薄膜层，即:第三种结构的摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极311、第一高分子聚合物绝缘层312、居间薄膜层310、第二高分子聚合物绝缘层314以及第二电极313。具体地，所述第一电极设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且居间薄膜层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面和第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间。可选地，为了提高摩擦效果，所述居间薄膜层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构320，和/或所述居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构320，关于微纳结构的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。
[0050]在本实施例中，居间薄膜层为居间聚合物，其可以直接设置在第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层之间，且与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间都不固定，这时，居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层之间形成一个摩擦界面，居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层之间形成另一个摩擦界面。
[0051]或者，居间薄膜层也可以与第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层中的一个相对固定，而与另一个接触摩擦。例如，居间薄膜层的第一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上，且居间薄膜层的第二侧表面与第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触。此时，由于居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层相对固定，因此，当该摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与居间薄膜层的第二侧表面接触摩擦并在第一电极和第二电极处感应出电荷。[0052]在图6a和图6b所示的摩擦发电机中，居间薄膜层310的第一侧表面(即未设有微纳结构的一侧)是固定在第二高分子聚合物绝缘层314的第二侧表面上的，固定的方法可以是用一层薄的未固化的高分子聚合物绝缘层作为粘结层，经过固化后，居间薄膜层310将牢牢地固定于第二高分子聚合物绝缘层314上。居间薄膜层310设有微纳结构的一侧与第一高分子聚合物绝缘层312的第二侧表面接触。
[0053]图6a和图6b所示的摩擦发电机的材质可以参照第二种结构的摩擦发电机的材质进行选择。其中，居间薄膜层也可以选自透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)以及聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、中的任意一种。其中，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材料优选透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);其中，所述居间薄膜层的材料优选聚二甲基硅氧烷(PDMS)。上述的第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果三层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小，因此，为了提高摩擦效果，居间薄膜层的材质不同于第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层，而第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质则优选相同，这样，能减少材料种类，使本实用新型的制作更加方便。
[0054]在图6a和图6b所示的实现方式中，由于居间薄膜层310是一层聚合物膜，因此实质上与图5a和图5b所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物(居间薄膜层)和聚合物(第一高分子聚合物绝缘层)之间的摩擦来发电的。其中，居间薄膜容易制备且性能稳定。
[0055]实施例四、
[0056]另外，摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图7a和图7b所示，包括:依次层叠设置的第一电极411，第一高分子聚合物绝缘层412，居间电极层410，第二高分子聚合物绝缘层414和第二电极413 ;其中，第一电极411设置在第一高分子聚合物绝缘层412的第一侧表面上；第二电极413设置在第二高分子聚合物绝缘层414的第一侧表面上，所述居间电极层410设置在第一高分子聚合物绝缘层412的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层414的第二侧表面之间。可选地，为了提高摩擦效果，第一高分子聚合物绝缘层412相对居间电极层410的面和居间电极层410相对第一高分子聚合物绝缘层412的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)；和/或，第二高分子聚合物绝缘层414相对居间电极层410的面和居间电极层410相对第二高分子聚合物绝缘层414的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)。关于微纳结构的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。在这种方式中，通过居间电极层410与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的摩擦产生静电荷，由此将在居间电极层410与第一电极和第二电极之间产生电势差。在本实施例中，居间电极层410是由能够制作电极的材料制作的。其中，第一电极和第二电极串联为摩擦发电机的一个输出端；居间电极层作为摩擦发电机的另一个输出端。
[0057]在图7a和图7b所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第一电极和第二电极的材质可以参照第二种结构的摩擦发电机进行选择。居间电极层410可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钮、招、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤、银等，合金可以选自轻合金(招合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、猛合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金等)。居间电极层410的厚度优选100 μ m-500 μ m,更优选200 μ m。
[0058]另外，为了提高发电量，上述发电衣中的摩擦发电机可以进一步设置为多个摩擦发电机。当摩擦发电机的数量为多个时，多个摩擦发电机可以串联也可以并联。其中，当摩擦发电机并联时可提高电流的输出强度，而摩擦发电机串联时可提高电压的输出大小，从而能够解决单个摩擦发电机输出的电流或电压大小不能满足发电衣需求的问题。为了同时获得上述优势，也可以考虑将一部分摩擦发电机并联，将另一部分摩擦发电机串联。
[0059]本实用新型提供的发电衣通过摩擦发电机来收集人体和/或外界环境中的微小机械能(例如:拉扯、摩擦、微风吹拂等)，可以通过人体的运动带动发电衣运动，从而使摩擦发电机发生机械形变，进而产生电能，并将其储存，实现了持续自发电，这样既克服了温差发电衣受温差影响而不能持续供电的缺陷，又给用户使用带来了便捷，而且也节约了能源，保护了环境。
[0060]另外，本实用新型提供的发电衣中的摩擦发电机具有制作工艺简单、成本低、易于大规模工业化生产的特点，故使得发电衣整体也具有制作工艺简单、成本低、易于大规模工业化生产的特点。而且，本实用新型提供的发电衣中的摩擦发电机质量轻、柔软，故使得发电衣整体也具有质量轻，柔软的特点，使用户穿着轻便、舒适。另外，本实用新型提供的发电衣不仅可以为便携式数码产品如手机、MP3、MP4等进行供电，还可以为人体状况监测产品如压力传感器、呼吸传感器、心跳传感器、温度传感器、湿度传感器等提供能量，因此应用范围广阔。此发电衣尤其适合给户外工作者、旅游者、探险者、老年人、病人使用。
[0061]本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。
[0062]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0063]还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
[0064]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种发电衣，包括服装本体，其特征在于，在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上设置有至少一个摩擦发电机以及与所述至少一个摩擦发电机的输出端相连的储能装置，其中， 所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极作为所述摩擦发电机的输出端。
2.如权利要求1所述的发电衣，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二电极相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
3.如权利要求1所述的发电衣，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括:设置在所述第二电极和所述第一高分子聚合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，其中，所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。
4.如权利要求3所述的发电衣，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
5.如权利要求3所述的发电衣，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括:设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层。
6.如权利要求5所述的发电衣，其特征在于，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且所述居间薄膜层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，和/或所述居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
7.如权利要求3所述的发电衣，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括:设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间电极层。
8.如权利要求7所述的发电衣，其特征在于，所述居间电极层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，和/或所述居间电极层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，所述第一电极和第二电极串联为所述摩擦发电机的一个输出端，所述居间电极层为所述摩擦发电机的另一个输出端。
9.如权利要求1所述的发电衣，其特征在于，所述储能装置包括:依次相连的整流电路、滤波电路、变压电路以及储能元件，其中，所述储能元件包括锂电池、镍氢电池、铅酸电池、或超级电容。
10.如权利要求9所述的发电衣，其特征在于，所述储能装置进一步包括:与所述储能元件相连的、适于为外部电器供电的供电接口，其中，所述供电接口的数量为一个或多个，当所述供电接口的数量为多个时，每个供电接口提供的电压大小或接口类型不同。
11.如权利要求1-10中任一权利要求所述的发电衣，其特征在于，在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上进一步设置有:与所述储能装置相连的至少一个感测装置。
12.如权利要求11所述的发电衣，其特征在于，在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上进一步设置有:与所述储能装置相连的报警装置，其中，所述报警装置进一步与所述至少一个感测装置的输出端相连。
13.如权利要求12所述的发电衣，其特征在于，所述感测装置包括:压力传感器、呼吸传感器、心跳传感器、温度传感器、湿度传感器中的一种或多种，所述报警装置包括:声音报警器和/或灯光报警器。
14.如权利要求1-10中任一权利要求所述的发电衣，其特征在于，所述服装本体包括:位于外部的服装面料以及位于内部的服装里料，则所述服装本体的内部是指:所述服装面料与所述服装里料之间的空隙；或者， 所述服装本体包括:位于外部的服装面料、位于内部的服装里料以及位于所述服装面料与所述服装里料之间的内部夹层，则所述服装本体的内部是指:所述内部夹层的表面或内部。
15.如权利要求11所述的发电衣，其特征在于，所述服装本体包括:位于外部的服装面料以及位于内部的服装里料，则所述服装本体的内部是指:所述服装面料与所述服装里料之间的空隙；或者， 所述服装本体包括:位 于外部的服装面料、位于内部的服装里料以及位于所述服装面料与所述服装里料之间的内部夹层，则所述服装本体的内部是指:所述内部夹层的表面或内部。
16.如权利要求12所述的发电衣，其特征在于，所述服装本体包括:位于外部的服装面料以及位于内部的服装里料，则所述服装本体的内部是指:所述服装面料与所述服装里料之间的空隙；或者， 所述服装本体包括:位于外部的服装面料、位于内部的服装里料以及位于所述服装面料与所述服装里料之间的内部夹层，则所述服装本体的内部是指:所述内部夹层的表面或内部。
17.如权利要求13所述的发电衣，其特征在于，所述服装本体包括:位于外部的服装面料以及位于内部的服装里料，则所述服装本体的内部是指:所述服装面料与所述服装里料之间的空隙；或者， 所述服装本体包括:位于外部的服装面料、位于内部的服装里料以及位于所述服装面料与所述服装里料之间的内部夹层，则所述服装本体的内部是指:所述内部夹层的表面或内部。
18.如权利要求1-10中任一权利要求所述的发电衣，其特征在于，所述至少一个摩擦发电机以及与所述至少一个摩擦发电机的输出端相连的储能装置以不可拆卸的方式固定设置在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上；或者，所述至少一个摩擦发电机以及与所述至少一个摩擦发电机的输出端相连的储能装置以可拆卸的方式活动设置在所述服装本体的内部和/或所述服装本体的表面上。
【文档编号】A41D3/00GK203537266SQ201320382315
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】徐传毅 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司