本技術(shù)涉及紡織，具體涉及一種自供電摩擦結(jié)構(gòu)和鞋墊。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)生活水平的持續(xù)提高，人們對(duì)服裝的期望已經(jīng)不僅僅局限于其保暖和遮羞的基本功能，更追求時(shí)尚感和科技感。在這樣的背景下，發(fā)光鞋作為一種兼具時(shí)尚與科技的產(chǎn)物，受到了廣大消費(fèi)者的青睞。然而，目前市場(chǎng)上的發(fā)光鞋大多依賴(lài)于傳統(tǒng)的電池供電方式，如紐扣電池和可充電電池，這些電池的使用存在明顯的局限性。首先，這些電池的使用壽命相對(duì)較短，需要頻繁更換，給用戶(hù)帶來(lái)了不便。其次，電池的充電和更換過(guò)程也可能導(dǎo)致鞋子的損壞或性能下降，進(jìn)一步影響了用戶(hù)的使用體驗(yàn)。因此，開(kāi)發(fā)一種新型的能源供應(yīng)技術(shù)，能夠解決發(fā)光鞋的供電問(wèn)題，成為了一個(gè)重要的研究方向。摩擦納米發(fā)電機(jī)(teng)作為一種新型的能源技術(shù)，其獨(dú)特的能源轉(zhuǎn)換機(jī)制為解決這一問(wèn)題提供了新的可能。它能夠?qū)⑷梭w運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，為發(fā)光鞋等低功耗設(shè)備提供持續(xù)、穩(wěn)定的電源。人們?cè)谌粘Ｉ钪?，無(wú)論是走路還是跑步，都會(huì)產(chǎn)生大量的機(jī)械能，而這些機(jī)械能正好可以被摩擦納米發(fā)電機(jī)所利用。然而，目前的摩擦發(fā)電鞋體在技術(shù)上還存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。首先，其工作原理雖然基本明確，即通過(guò)人體走路踩踏使蓋板帶動(dòng)支撐體和彈簧壓縮，進(jìn)而擠壓摩擦發(fā)電部接觸產(chǎn)生電流，但整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)和大規(guī)模制備。其次，由于鞋體內(nèi)部的機(jī)械部件較多，穩(wěn)定性較差，容易受到外部環(huán)境和使用條件的影響，導(dǎo)致耐疲勞度性能下降，使用壽命縮短。因此，為了充分發(fā)揮摩擦納米發(fā)電機(jī)在發(fā)光鞋等可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用潛力，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用性，降低生產(chǎn)成本，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于克服背景技術(shù)中存在的上述缺陷或問(wèn)題，提供一種自供電摩擦結(jié)構(gòu)和鞋墊，這種自供電摩擦結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一體化成型，具有高耐久性和穩(wěn)定電壓輸出的特點(diǎn)，同時(shí)方便進(jìn)行任意裁剪，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求。

2、為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例采用如下技術(shù)方案但不限于下述方案：

3、第一技術(shù)方案涉及一種自供電摩擦結(jié)構(gòu)，包括：負(fù)極結(jié)構(gòu)，其包括依次連接的第一負(fù)極材料層、導(dǎo)電織物層和第二負(fù)極材料層，所述導(dǎo)電織物層位于第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層之間；正極結(jié)構(gòu)，其包括彼此相連的正極材料層和基層；和彈性柱，其數(shù)量若干，若干所述彈性柱均勻分布并連接第二負(fù)極材料層和正極材料層形成中空結(jié)構(gòu)，以隔離第二負(fù)極材料層和正極材料層；所述第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層采用與正極材料層不同的電極性材料；所述第一負(fù)極材料層適于被按壓以使第二負(fù)極材料層克服彈性柱的彈性力，并沿第一方向接觸所述正極材料層進(jìn)行摩擦產(chǎn)生電荷；當(dāng)被按壓的壓力小于所述彈性柱的彈性力時(shí)，所述彈性柱彈性回復(fù)，所述第一負(fù)極材料層沿第一方向的延伸方向相對(duì)正極材料層移動(dòng)并分離，產(chǎn)生電壓，經(jīng)所述導(dǎo)電織物層傳導(dǎo)形成電流；所述負(fù)極結(jié)構(gòu)、彈性柱和正極結(jié)構(gòu)一體成型。

4、第二技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其中，所述第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層均采用相同的具有電負(fù)性的高分子聚合物材料，所述正極材料層則選用具有電正性的表面絕緣的導(dǎo)電紗線(xiàn)或高分子聚合物材料。

5、第三技術(shù)方案基于第二技術(shù)方案，其中，所述第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層采用的材料為聚二甲基硅氧烷，鈦酸鋇摻雜聚二甲基硅氧烷，聚四氟乙烯，聚氯乙烯或氟橡膠其中一種。

6、第四技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其中，所述導(dǎo)電織物層為導(dǎo)電織物或者導(dǎo)電高分子聚合物。

7、第五技術(shù)方案基于第四技術(shù)方案，其中，所述導(dǎo)電織物為針織銀布、機(jī)織銀布或銅鎳合金布其中一種，其厚度為0.08mm。

8、第六技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其中，所述彈性柱為橡膠材料制作的橡膠管。

9、第七技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其中，所述基層(8)為疏水層，其采用疏水高分子材料，所述基層(8)厚度為0.5mm。

10、第八技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其中，所述自供電摩擦結(jié)構(gòu)的形狀為u型、o型、c型中的一種或者多種組合。

11、第九技術(shù)方案基于第一至第八技術(shù)方案任一項(xiàng)，其中，一種鞋墊，包括鞋墊本體，所述鞋墊本體的部分或者全部采用上述的一種自供電摩擦結(jié)構(gòu)制作。

12、由上述對(duì)本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例的描述可知，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例具有如下有益效果：

13、在第一技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，該自供電摩擦結(jié)構(gòu)通過(guò)一體成型的方式集成了負(fù)極結(jié)構(gòu)、正極結(jié)構(gòu)和若干彈性柱。其中，負(fù)極結(jié)構(gòu)包括兩層負(fù)極材料層之間夾有導(dǎo)電織物層，而正極結(jié)構(gòu)則由正極材料層和基層組成。彈性柱均勻分布并連接負(fù)極材料層和正極材料層，形成中空結(jié)構(gòu)。當(dāng)該結(jié)構(gòu)受到外界按壓時(shí)，負(fù)極材料層能夠克服彈性柱的彈性力，與正極材料層接觸摩擦產(chǎn)生電荷。而當(dāng)壓力減小或消失時(shí)，彈性柱彈性回復(fù)，使得負(fù)極材料層與正極材料層分離，這一過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。該電能通過(guò)導(dǎo)電織物層進(jìn)行有效傳導(dǎo)，為相關(guān)設(shè)備提供電力支持。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自供電功能，無(wú)需外部電源即可為設(shè)備提供穩(wěn)定的電力。同時(shí)，一體化成型的設(shè)計(jì)使得結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固，提高了其耐久性。此外，該結(jié)構(gòu)方便進(jìn)行任意裁剪，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，為可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供了一種高效、可靠的能源供應(yīng)方案。

14、在第二技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，自供電摩擦結(jié)構(gòu)通過(guò)選用具有電負(fù)性的高分子聚合物材料作為第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層，以及具有電正性的表面絕緣的導(dǎo)電紗線(xiàn)或高分子聚合物材料作為正極材料層，實(shí)現(xiàn)了高效的能源轉(zhuǎn)換。這種材料組合使得結(jié)構(gòu)在受到按壓和分離的過(guò)程中能夠產(chǎn)生電荷和電能，為可穿戴設(shè)備等提供穩(wěn)定、可靠的電力支持。同時(shí)，所選材料確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，使得該自供電摩擦結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中具有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的性能表現(xiàn)。

15、在第三技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，采用聚二甲基硅氧烷、鈦酸鋇摻雜聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或氟橡膠等作為第一負(fù)極材料層和第二負(fù)極材料層的材料，結(jié)合正極材料層的材料，這些材料均具有良好的電學(xué)性能，能夠確保在受到外界按壓和分離的過(guò)程中，有效地產(chǎn)生電荷和電能，為可穿戴設(shè)備或其他電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電力支持。同時(shí)，這些材料也具有較高的耐久性和穩(wěn)定性，能夠在長(zhǎng)期使用中保持其性能不變，延長(zhǎng)自供電摩擦結(jié)構(gòu)的使用壽命。此外，聚二甲基硅氧烷等材料還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，使得這種自供電摩擦結(jié)構(gòu)能夠在多種環(huán)境下安全、穩(wěn)定地工作，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

16、在第四技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，采用導(dǎo)電織物或?qū)щ姼叻肿泳酆衔镒鳛閷?dǎo)電織物層，這些導(dǎo)電織物和導(dǎo)電高分子聚合物都具有良好的導(dǎo)電性能，能夠確保在自供電摩擦結(jié)構(gòu)工作過(guò)程中，有效地傳導(dǎo)產(chǎn)生的電能，為相關(guān)設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電力支持。此外，導(dǎo)電織物和導(dǎo)電高分子聚合物還具有一定的柔韌性和可裁剪性，能夠適應(yīng)不同形狀和尺寸的自供電摩擦結(jié)構(gòu)需求，方便進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

17、在第五技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，導(dǎo)電織物層負(fù)責(zé)傳導(dǎo)自供電摩擦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電能。為了確保其性能優(yōu)越且成本可控，導(dǎo)電織物可以選用了針織銀布、機(jī)織銀布和銅鎳合金布等材料，它們均具備出色的導(dǎo)電性能，能夠高效地將電能傳輸至所需位置。同時(shí)，這些材料在耐洗滌和舒適性方面也表現(xiàn)出色，確保了在長(zhǎng)期使用中的穩(wěn)定性和用戶(hù)體驗(yàn)的舒適度。在制備過(guò)程中，導(dǎo)電織物層的厚度不僅保證了導(dǎo)電性能的穩(wěn)定，還實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的輕薄化，從而降低了整個(gè)自供電摩擦結(jié)構(gòu)的重量和體積。此外，導(dǎo)電織物層的厚度還直接影響著負(fù)極材料層在整體結(jié)構(gòu)中的含量，可以進(jìn)一步調(diào)控自供電摩擦結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能，如輸出電壓、電流和功率等關(guān)鍵指標(biāo)，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

18、在第六技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，采用橡膠材料制作的橡膠管作為彈性柱，橡膠管具有良好的彈性和回彈性，能夠在受到按壓時(shí)發(fā)生形變，并在壓力消失后迅速恢復(fù)原狀。這使得自供電摩擦結(jié)構(gòu)在受到外界壓力時(shí)，能夠順利實(shí)現(xiàn)負(fù)極材料層與正極材料層的接觸與分離，從而產(chǎn)生電能。同時(shí)，橡膠管的彈性也保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐用性，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持良好的工作性能。

19、在第七技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，疏水高分子材料具有良好的疏水性能，能夠有效地防止水分滲透到摩擦結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)免受潮濕環(huán)境的影響。這對(duì)于確保自供電摩擦結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要，特別是在濕度較高的環(huán)境中使用時(shí)。控制基層的厚度為0.5mm，能夠在保證疏水性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕薄化，有助于降低整個(gè)自供電摩擦結(jié)構(gòu)的重量和體積。

20、在第八技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，多種形狀的設(shè)計(jì)使得自供電摩擦結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。u型、o型和c型都是常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形狀，它們可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇和組合，從而滿(mǎn)足各種復(fù)雜形狀和尺寸的要求。不同形狀的結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同的彎曲和扭曲程度，使得自供電摩擦結(jié)構(gòu)能夠更好地貼合在可穿戴設(shè)備或其他物體上，提高能源轉(zhuǎn)換效率和使用舒適度。

21、在第九技術(shù)方案及相關(guān)實(shí)施例中，采用該自供電摩擦結(jié)構(gòu)制作鞋墊本體，實(shí)現(xiàn)了鞋墊的能源自給自足。自供電摩擦結(jié)構(gòu)能夠有效地將外界的按壓和分離轉(zhuǎn)化為電能，為鞋墊內(nèi)的可穿戴設(shè)備提供穩(wěn)定的電力支持。這避免了傳統(tǒng)鞋墊需要依賴(lài)外部電源供電的局限性，提高了使用的便捷性和靈活性。鞋墊本體的部分或全部采用自供電摩擦結(jié)構(gòu)制作，可以選擇將鞋墊的前掌部分或整個(gè)腳掌部分采用自供電摩擦結(jié)構(gòu)制作，根據(jù)具體需求和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行靈活調(diào)整。這款鞋墊采用一體化織物制成，整體結(jié)構(gòu)緊密而完整，不含有任何機(jī)械部件。這使得鞋墊具備了良好的回彈性、柔韌性以及可塑性，能夠貼合不同腳型，提供舒適的穿著體驗(yàn)。同時(shí)，其耐洗性和穩(wěn)定性也十分優(yōu)良，即便經(jīng)過(guò)多次清洗，仍能保持原有的形狀和性能，確保長(zhǎng)時(shí)間的使用效果。