研究目的
开发一种自供电发光纺织系统,该系统通过随机运动发光,无需笨重电池,适用于可穿戴设备。
研究成果
该研究成功展示了一种自供电发光纺织系统,通过机械运动诱导的摩擦起电实现发光。该装置每周期发光两次(接触和分离时),从而实现连续发光。这是自供电可穿戴显示器的一项重大进展,由于易于制造和集成,在智能服装领域具有潜在应用价值。
研究不足
该研究在纺织器件用于实际可穿戴应用时的耐用性和可扩展性方面可能存在局限性。发光强度可能受环境因素或长期使用的影响,且对ZnS:Cu和PTFE等特定材料的依赖可能会限制其通用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过设计编织结构复合材料来探究摩擦起电诱导的电致发光(TI-EL)现象。具体方法包括制备嵌入硫化锌铜的PDMS复合薄膜,并与PTFE纤维编织成纺织器件,运用摩擦纳米发电机(TENG)原理解析发光机制。
2:样本选择与数据来源:
样本包含全球钨粉公司生产的ZnS:Cu荧光颗粒(型号GGS 42)与道康宁公司的PDMS(型号Sylgard 184),按5:5重量比混合。对比实验采用PTFE、Kapton和PDMS作为摩擦材料。
3:实验设备与材料清单:
设备包括场发射扫描电镜(JEOL JSM-6701F)、X射线衍射仪(布鲁克D8 ADVANCE)、弯曲测试仪(Z-tec ZBT-200)、光谱仪(海洋光学QE Pro 65000)、压力传感器及示波器(泰克DPO 3052)。材料包含ZnS:Cu、PDMS、PTFE、Kapton、铜/聚酯薄膜及亚克力基板。
4:0)、光谱仪(海洋光学QE Pro 65000)、压力传感器及示波器(泰克DPO 3052)。材料包含ZnS:
4. 实验流程与操作步骤:制备过程涉及ZnS:Cu与PDMS混合、涂覆于铜/聚酯基底、固化后编织成纺织品。在暗箱亚克力盒内通过摩擦系统进行接触-分离运动测试,施加作用力并通过光谱仪监测发光情况。
5:实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:数据分析包含发光强度与光谱测量、不同摩擦材料及作用力的效果对比,以及采用COMSOL模拟电势分布。
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获取完整内容-
FE-SEM
JSM-6701F
Jeol Ltd.
Characterization of cross-sectional morphology of composite films
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XRD
D8 ADVANCE
Bruker Corp.
Measurement of structure of ZnS:Cu powder
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Oscilloscope
DPO 3052
Tektronix Inc.
Detection of open circuit voltage signals from TENG
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PDMS
Sylgard 184
Dow Corning Corp.
Matrix material for embedding ZnS:Cu particles
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Bending Tester
ZBT-200
Z-tec.
Application of bending strain to woven textile
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Spectrometer
QE Pro 65000
Ocean Optics Inc.
Measurement of emitted light from textile
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ZnS:Cu Phosphor
GGS 42
Global Tungsten & Powders Corp.
Luminescent material embedded in PDMS composite
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