基于摩擦納米發(fā)電機的智能纖維與紡織

目錄
序
前言
第1章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的基礎(chǔ)理論 1
1.1 基本工作模式 2
1.1.1 垂直接觸分離（CS）模式 2
1.1.2 單電極（SE）模式 3
1.1.3 水平滑動（LS）模式 3
1.1.4 *立層（FT）模式 4
1.2 等效理論模型 4
1.2.1 固有電容模型和控制方程 5
1.2.2 拓展的麥克斯韋方程組 10
1.3 接觸起電機制 12
1.3.1 接觸起電研究方法 13
1.3.2 固體與固體之間的電子轉(zhuǎn)移 17
1.3.3 接觸起電的理論模型 19
1.3.4 接觸起電的影響因素 23
1.4 性能評價標(biāo)準 27
1.4.1 電荷密度、V-Q*線 27
1.4.2 品質(zhì)因數(shù) 28
1.5 小結(jié) 30
參考文獻 30
第2章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的材料選擇 33
2.1 紡織基接觸起電材料 33
2.1.1 天然纖維 33
2.1.2 無機纖維 39
2.1.3 化學(xué)纖維 42
2.2 紡織基導(dǎo)電電極材料 58
2.2.1 導(dǎo)電電極材料概述 58
2.2.2 紡織基導(dǎo)電電極材料分類 58
2.3 表面封裝材料 64
2.3.1 彈性材料 64
2.3.2 非彈性材料 66
2.4 小結(jié) 67
參考文獻 68
第3章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 71
3.1 纖維或紗線基摩擦納米發(fā)電機 71
3.1.1 芯鞘結(jié)構(gòu) 72
3.1.2 非芯鞘結(jié)構(gòu) 82
3.2 織物基摩擦納米發(fā)電機 85
3.2.1 機織結(jié)構(gòu) 85
3.2.2 針織結(jié)構(gòu) 88
3.2.3 非織造結(jié)構(gòu) 92
3.2.4 編織結(jié)構(gòu) 95
3.2.5 其他結(jié)構(gòu) 98
3.3 小結(jié) 99
參考文獻 100
第4章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的性能優(yōu)化 102
4.1 化學(xué)改性 102
4.1.1 化學(xué)官能團修飾 102
4.1.2 離子注入/輻照 104
4.1.3 電荷捕獲/存儲 107
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 110
4.2.1 分層結(jié)構(gòu) 110
4.2.2 包芯/涂層結(jié)構(gòu) 112
4.2.3 3D織物結(jié)構(gòu) 114
4.3 電路管理 116
4.4 小結(jié) 123
參考文獻 123
第5章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：微納能源收集 126
5.1 風(fēng)能收集 126
5.2 雨滴能收集 129
5.3 振動能量收集 134
5.4 人體運動能收集 136
5.4.1 人體關(guān)節(jié)活動的能量收集 136
5.4.2 人體其他部位的能量收集 140
5.5 小結(jié) 145
參考文獻 145
第6章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：復(fù)合能量回收 149
6.1 機械能與太陽能 150
6.1.1 定義與基本概念 150
6.1.2 機械能與太陽能復(fù)合回收原理 150
6.1.3 摩擦納米復(fù)合發(fā)電機收集機械能與太陽能的應(yīng)用場景 153
6.2 機械能與熱能 154
6.2.1 機械能與熱能復(fù)合回收原理 154
6.2.2 摩擦納米復(fù)合發(fā)電機收集機械能與熱能的應(yīng)用場景 156
6.3 機械能與生物能 158
6.3.1 定義與基本概念 159
6.3.2 機械能與生物能復(fù)合回收原理 159
6.3.3 摩擦納米復(fù)合發(fā)電機收集機械能與生物能的應(yīng)用場景 160
6.4 小結(jié) 163
參考文獻 164
第7章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：自供電電源 167
7.1 自供電紡織品 168
7.2 基于超級電容器儲能的自供電電源包 171
7.3 基于電池儲能的自供電電源包 172
7.4 電源管理系統(tǒng)的作用 177
7.4.1 交流-直流轉(zhuǎn)換 178
7.4.2 遲滯開關(guān) 178
7.4.3 直流-直流降壓 178
7.5 展望 181
7.5.1 輸出性能與耐用性 181
7.5.2 材料的選擇 182
7.5.3 電路管理 182
7.5.4 自供電機制 182
7.5.5 評價標(biāo)準 183
7.5.6 應(yīng)用 183
參考文獻 183
第8章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：智慧醫(yī)療 186
8.1 脈搏監(jiān)測 187
8.1.1 脈搏監(jiān)測的生理意義 187
8.1.2 脈搏監(jiān)測相關(guān)的指標(biāo)體系 188
8.1.3 脈搏監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù) 188
8.2 呼吸監(jiān)測 192
8.2.1 呼吸監(jiān)測的生理意義 192
8.2.2 呼吸監(jiān)測系統(tǒng) 192
8.3 睡眠監(jiān)測 195
8.3.1 睡眠監(jiān)測的生理意義和睡眠質(zhì)量評價標(biāo)準 195
8.3.2 睡眠監(jiān)測的指標(biāo)體系 196
8.3.3 紡織基睡眠監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù) 198
8.4 小結(jié) 203
參考文獻 203
第9章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：智慧體育 208
9.1 紡織基摩擦納米發(fā)電機在球類運動中的應(yīng)用 208
9.1.1 乒乓球和網(wǎng)球運動 209
9.1.2 羽毛球運動 211
9.1.3 排球運動 212
9.1.4 高爾夫球運動 213
9.2 紡織基摩擦納米發(fā)電機在非球類運動中的應(yīng)用 215
9.2.1 滑雪和滑冰運動 215
9.2.2 游泳運動 217
9.2.3 三級跳運動 219
9.2.4 拳擊運動 219
9.2.5 馬術(shù)運動 222
9.2.6 攀巖運動 222
9.2.7 走跑類運動 223
9.3 小結(jié) 225
參考文獻 225
第10章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：智能家居 228
10.1 地毯 229
10.1.1 位置監(jiān)測 229
10.1.2 消防安全 231
10.2 床上用品 232
10.2.1 智能床單 232
10.2.2 智能枕頭 233
10.2.3 智能眼罩 235
10.3 無線家居控制系統(tǒng) 236
10.3.1 遙控器 236
10.3.2 鍵盤 237
10.3.3 聲控系統(tǒng) 238
10.4 其他應(yīng)用場景 239
10.4.1 智能馬桶 239
10.4.2 空氣凈化 241
10.4.3 門禁系統(tǒng) 242
10.5 小結(jié) 243
參考文獻 243
第11章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：安防監(jiān)測 246
11.1 輸入鍵盤 246
11.1.1 紡織基摩擦納米發(fā)電機輸入鍵盤的設(shè)計原則 247
11.1.2 智能鍵盤 248
11.2 路徑監(jiān)控 252
11.2.1 紡織基摩擦納米發(fā)電機在路徑分析中的應(yīng)用 253
11.2.2 紡織基摩擦納米發(fā)電機在安全監(jiān)控中的應(yīng)用 254
11.3 門禁系統(tǒng) 257
11.3.1 接觸式紡織基摩擦納米發(fā)電機智能門禁系統(tǒng) 257
11.3.2 非接觸式紡織基摩擦納米發(fā)電機智能門禁系統(tǒng) 260
11.4 小結(jié) 261
參考文獻 263
第12章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：人機交互 265
12.1 電子皮膚 266
12.1.1 單纖維紡織基摩擦納米發(fā)電機電子皮膚 266
12.1.2 多纖維編織紡織基摩擦納米發(fā)電機電子皮膚 268
12.1.3 納米纖維復(fù)合紡織基摩擦納米發(fā)電機電子皮膚 270
12.2 柔性機器人/致動器 273
12.2.1 纖維基柔性機器人/致動器 273
12.2.2 織物基柔性機器人/致動器 276
12.3 虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實 279
12.3.1 紡織基摩擦納米發(fā)電機用于虛擬現(xiàn)實 279
12.3.2 紡織基摩擦納米發(fā)電機用于增強現(xiàn)實 282
12.4 小結(jié) 284
參考文獻 284
第13章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用：生物醫(yī)學(xué) 287
13.1 植入式傳感監(jiān)測 287
13.1.1 韌帶拉伸應(yīng)變監(jiān)測 288
13.1.2 心血管監(jiān)測 290
13.2 電刺激治療 294
13.2.1 腫瘤治療 294
13.2.2 藥物傳遞 298
13.2.3 微生物阻斷 300
13.2.4 組織再生 302
13.2.5 生理功能康復(fù) 307
13.3 小結(jié) 312
參考文獻 312
第14章 紡織基摩擦納米發(fā)電機的前景與挑戰(zhàn) 315
14.1 發(fā)展前景 315
14.1.1 可穿戴電子設(shè)備 316
14.1.2 個性化健康醫(yī)療 318
14.1.3 多模態(tài)組合與系統(tǒng)集成 319
14.2 潛在挑戰(zhàn) 320
14.2.1 電子紡織品的普遍發(fā)展瓶頸 321
14.2.2 紡織基摩擦納米發(fā)電機的自身發(fā)展問題 329
14.3 小結(jié) 334
參考文獻 334