基于纳米发电机的保温护带式呼救装置和音频播放系统的制作方法

1.本发明涉及微纳能源发电技术领域，具体地涉及一种基于纳米发电机的保温护带式呼救装置和音频播放系统。


背景技术：

2.人们周围环境中存在各种形式的能量，如机械能、热能、太阳能、风能等，其中人体自身运动如走路、跑步等产生的机械能可持续性强、利用范围广，且不易受环境、地点等因素的限制，因此对其开发和利用受到了广泛关注。
3.纳米发电机基于摩擦起电和静电感应的耦合，可以很好的收集人体产生的生物机械能，并将其转化为电能，从而驱动可穿戴电子器件稳定工作。但是，目前纳米发电机还存在能量密度低、供电时间短等问题，限制了其在电子器件中的实际应用，进一步稳定提升纳米发电机的输出功率和能量转换效率是实现其实际应用的关键。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种基于纳米发电机的保温护带式呼救装置和音频播放系统，通过本发明实施例可以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种纳米发电机，所述纳米发电机包括：电极、第一摩擦层、第二摩擦层；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一摩擦层与所述第一电极层叠设置，所述第二摩擦层与所述第二电极层叠设置，在外界作用下所述第一摩擦层和第二摩擦层切换接触/分离状态时改变接触面积；
6.其中，所述第一摩擦层的材料为聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料。
7.可选的，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料为聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶。
8.可选的，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶通过将聚氨酯丙烯酸酯浆料涂覆在涤纶的表面或者将涤纶浸渍在聚氨酯丙烯酸酯浆料中而得到；
9.其中，所述聚氨酯丙烯酸酯浆料由质量比为20：1的聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂制备得到，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶厚度为0.23-0.29毫米。
10.可选的，所述第二摩擦层的材料为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、氟化乙烯丙烯共聚物中的至少一者；
11.可选的，所述第一摩擦层为拱形结构，其两端固定于所述第一电极的表面，在外界作用下，所述第一摩擦层的弧形部分和第二摩擦层接触/分离。
12.相应的，本发明实施例还提供一种保温护带式呼救装置，所述呼救装置可穿戴于人体上，包括：所述纳米发电机、电源模块、微处理器和通信模块；
13.所述纳米发电机分别与电源模块和微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接；所述电源模块分别与所述微处理器和通信模块连接；
14.其中，所述纳米发电机用于将人体产生的机械能转换为电能，并将所述电能的一部分传输至电源模块，一部分传输至所述微处理器；
15.所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为所述微处理器和通信模块供电；
16.所述微处理器用于将所述电能转化为数字信号，并识别所述数字信号是否为异常信号；若是异常信号，则将其传输至所述通信模块，由通信模块发出。
17.可选的，所述微处理器被配置为：
18.通过比较所述数字信号与预先设定的阈值的大小，判断所述数字信号是否为异常信号；
19.当所述数字信号大于预先设定的阈值时，判定为异常信号，否则为正常信号。
20.可选的，所述微处理器还被配置为：比较所述异常信号持续的时间与预先设定的时间的大小；
21.当所述异常信号持续的时间大于预先设定的时间时，将所述异常信号传输至所述通信模块，由通信模块发出。
22.可选的，当所述呼救装置穿戴于人体的膝盖处时，所述预先设定的阈值为90-100伏；当所述呼救装置穿戴于人体的手肘处时，所述预先设定的阈值为30-40伏。
23.可选的，所述电源模块包括整流桥和电容；所述整流桥与所述纳米发电机连接，用于将所述纳米发电机输出的电能由交流电转换为直流电；所述电容用于存储所述直流电，并为所述微处理器和通信模块供电。
24.可选的，所述纳米发电机为摩擦纳米发电机和/或压电纳米发电机。
25.相应的，本发明实施例还提供一种保温护带式音频播放系统，所述音频播放系统包括：所述纳米发电机、电源模块、微处理器、通信模块和音频播放器；其中，所述纳米发电机包括第一纳米发电机和第二纳米发电机；
26.所述第一纳米发电机与电源模块连接，用于将人体产生的机械能转换为电能；所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为微处理器、通信模块和和音频播放器供电；
27.所述第二纳米发电机包括至少一个子纳米发电机，所述子纳米发电机与微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与所述音频播放器连接；
28.其中，每个子纳米发电机配置有相应的控制音频播放的功能；
29.所述子纳米发电机用于将人触摸该纳米发电机时产生的机械能转换为电能；所述微处理器用于识别产生所述电能的子纳米发电机，并通过通信模块将该子纳米发电机的电信号传输至音频播放器；所述音频播放器响应于所述电信号，执行该子纳米发电机的控制音频播放的功能。
30.可选的，所述子纳米发电机包括第一子纳米发电机、第二子纳米发电机、第三子纳米发电机和第四子纳米发电机；所述第一子纳米发电机被配置有播放/重新播放功能，所述第二子纳米发电机被配置有暂停/继续播放功能，所述第三子纳米发电机被配置有播放下一首功能，所述第四子纳米发电机被配置有播放上一首功能。
31.所述纳米发电机的第一摩擦层的一侧叠加有冲锋衣布料，第二摩擦层的一侧叠加有衬布构成隔热保温部分。
32.本发明实施例中，将纳米发电机第一摩擦层的材料设置为聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料，通过化学修饰的方法，使摩擦材料表面变成分层的多极结构，多级结构形成的微
结构增加了纳米发电机的接触面积，使得纳米发电机在总的面积或者体积不变的情况下，单位面积或者单位体积的输出功率大幅度提高。同时，聚氨酯丙烯酸酯的摩擦系数可以提高摩擦材料表面的摩擦系数，增加表面吸附的电荷密度，进一步提高了纳米发电机的输出功率；
33.进一步的，本发明实施例提供的呼救装置，包括所述纳米发电机、电源模块、微处理器和通信模块，所述纳米发电机将人体产生的机械能转换为电能，由微处理器将电能转化为数字信号，并判断所述数字信号是否为异常信号，若是异常信号则通过通信模块向外界发出，从而实现了缩短户外无固定电源情况下的紧急求救的时间；
34.进一步的，本发明实施例提供的音频播放系统，包括纳米发电机、电源模块、微处理器、通信模块和音频播放器，纳米发电机可以将人触摸时产生的机械能转换为电能，然后，由微处理器识别产生所述电能的子纳米发电机，并通过通信模块将该子纳米发电机的电信号传输至音频播放器的通信模块，音频播放器响应于所述电信号，执行该子纳米发电机的控制音频播放的功能，使得用户可以方便的控制音频的播放。
35.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
36.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
37.图1是本发明实施例提供的一种纳米发电机的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的一种护带式呼救装置的结构框图；
39.图3是本发明实施例提供的护带式呼救装置的工作原理图；
40.图4是本发明实施例提供的利用所述纳米发电机制成的护带的结构示意图；
41.图5是本发明实施例提供的有无pua改性后的涤纶的纳米发电机的红外成像图；
42.图6是本发明实施例提供的纳米发电机、微处理器和通信模块的连接示意图；
43.图7是本发明实施例提供的电源模块的结构示意图；
44.图8是本发明实施例提供一种护带式音频播放系统的结构框图；
45.图9是本发明实施例提供的护带式音频播放系统的纳米发电机、微处理器、通信模块的连接示意图；
46.图10是本发明实施例提供的护带式音频播放设备的结构示意图；
47.图11是本发明实施例提供的护带式音频播放系统控制音频播放的流程图。
48.附图标记说明
49.1第一电极、2第一摩擦层、3第二摩擦层、4第二电极、5外层布料(冲锋衣布料)、6内层布料(衬布)。
具体实施方式
50.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
51.图1是本发明实施例提供的一种纳米发电机的结构图。
52.如图1所示，所述纳米发电机包括：电极、第一摩擦层2、第二摩擦层3；所述电极包括第一电极1和第二电极4，所述第一摩擦层2与所述第一电极1层叠设置，所述第二摩擦层3与所述第二电极4层叠设置，在外界作用下所述第一摩擦层2和第二摩擦层3切换接触/分离状态时改变接触面积。
53.需要说明的是，本发明实施例对纳米发电机的具体结构和尺寸不作限制，可以根据需要做适应性修改。例如，所述第一摩擦层2可以为拱形结构，其两端固定于所述第一电极1的表面，在外界作用下，所述第一摩擦层2的弧形部分和第二摩擦层3接触/分离。又如，所述纳米发电机的尺寸可以设置为3cm*3cm，也可以设置为5cm*5cm。
54.下面对所述纳米发电机各部分的材料进行介绍：所述电极可以为金属材料，如银、铜等，也可以是掺杂导电凝胶、金属涂层的布料；所述第二摩擦层3可以为ptfe(poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)、pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)和fep(fluorinated ethylene propylene，氟化乙烯丙烯共聚物)等聚合物，优选为高电负性和可加工性的fep材料。所述第一摩擦层2可以为聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料优选为聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶。其中，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶可以通过将聚氨酯丙烯酸酯浆料涂覆在涤纶的表面或者将涤纶浸渍在聚氨酯丙烯酸酯浆料中而得到；优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯浆料由质量比为20：1的聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂制备得到，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶厚度为0.23-0.29毫米，例如0.27毫米。需要说明的是，此处的涤纶可以替换为氨纶等纤维，此处不加以限制。
55.具体实施例中，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶可以通过以下方式获得：
56.首先，将一定量的pua(polyurethane acrylate，聚氨酯丙烯酸酯)和光引发剂(如2-羟基-2-甲基苯丙酮)加入锥形瓶中。用铝箔包裹住锥形瓶以防止阳光照射，并置于一定温度的水浴中，用磁力搅拌器搅拌一段时间。然后，使用浸渍和刮涂工艺将制备好的pua浆料涂覆到涤纶基材上，利用滚筒将涤纶基材送入含有pua浆料的浸渍槽中。最后，当涤纶基材从浸渍槽中离开时，将两个刮刀固定在一定距离的涤纶基材的两侧，并将pua浆料涂抹在涤纶基材上，制备得到pua改性后的涤纶。
57.本发明实施例中，以摩擦纳米发电机为例，其工作原理是基于摩擦起电和静电感应，对摩擦层材料而言，每次摩擦的接触面在接触分离后，单位面积转移的电荷量和实际接触面积，决定了摩擦发电的输出电压、电流和功率等电学性能。随着移动电子设备朝着小型化方向发展，对电源要求越来越高：能量密度更高，持续供电时间更长。为达到该要求必须大幅度地提高它的输出功率，也即单位面积转移的电荷量。相比于使用金属(al、au)、pa(nylon，聚酰胺)、纤维(氨纶、涤纶)等摩擦层材料，本发明实施例中，将pua浆料浸渍涂覆在涤纶布料表面，通过化学修饰的方法，使涤纶布料表面变成分层的多极结构，多级结构形成的微结构增加了摩擦纳米发电机的接触面积，使得纳米发电机在总的面积或者体积不变的情况下，单位面积或者单位体积的输出功率大幅度提高。同时，pua浆料的摩擦系数可以提高涤纶表面的摩擦系数，增加表面吸附的电荷密度，进一步提高了纳米发电机的输出功率。
58.相应的，本发明实施例还提供一种护带式呼救装置，图2是本发明实施例提供的一种呼救装置的结构框图，包括：纳米发电机、电源模块、微处理器和通信模块；
59.如图2所示，所述纳米发电机分别与电源模块和微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接；所述电源模块分别与所述微处理器和通信模块连接；其中，所述纳米发电
机用于将人体产生的机械能转换为电能，并将所述电能的一部分传输至电源模块，一部分传输至所述微处理器；
60.所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为所述微处理器和通信模块供电；
61.所述微处理器用于将所述电能转化为数字信号，并识别所述数字信号是否为异常信号；若是异常信号，则将其传输至所述通信模块，由通信模块发出。
62.下面首先对所述呼救装置的原理进行介绍：所述呼救装置穿戴于人体上，运动时所述纳米发电机会将人体产生的机械能源源不断地转化为电能，所述电能的一部分由电源模块存储，将其输送至微处理器和通信模块保证它们的正常工作。电能的另一部分传输至微处理器，由微处理器将电能转换为数字信号，并对比数字信号与设定阈值的大小，判定该数字信号是否为正常信号。当所述数字信号是人体正常运动产生的信号时，微处理器将其判定为正常信号，当所述数字信号是人在遇到危险时产生的信号时，微处理器将其判定为异常信号。例如，在户外跑步时，如图3所示，所述呼救装置可以佩戴于膝盖或手肘处，遇到特殊情况时所述纳米发电机会产生与人体正常运动时不同的数字信号，即异常信号，通过识别所述数字信号的变化可以判定人体是否处于安全的状态。当微处理器识别出所述数字信号是危险状态下产生的异常信号时，可以将其传输至通信模块，由通信模块向信号接收方，如手机终端、服务器等发出报警呼救。
63.优选实施例中，所述微处理器可以被配置为：通过比较所述数字信号与预先设定的阈值的大小，判断所述数字信号是否为异常信号；当所述数字信号大于预先设定的阈值时，判定为异常信号，否则为正常信号。可选的，当所述呼救装置穿戴于人体的膝盖处时，所述预先设定的阈值为90-100v(发电机面积为5cm*5cm)；当所述呼救装置穿戴于人体的手肘处时，所述预先设定的阈值为30-40v(发电机面积为5cm*5cm)。
64.更优选实施例中，所述微处理器还被配置为：比较所述异常信号持续的时间与预先设定的时间的大小；当所述异常信号持续的时间大于预先设定的时间时，将所述异常信号传输至所述通信模块，由通信模块发出。通过设置预先设定的时间，可以防止误触，提高呼救装置的精确性。例如，在户外徒步时，可以将所述呼救装置佩戴于手腕处，当遇到预先情况时，人为按压手腕处，使得所述纳米发电机产生的数字信号大于预先设定的阈值，然后由微处理器判定所述数字信号为异常信号，并将该数字信号传输至通信模块，由通信模块向信号接收端发出呼救报警。为了防止由于不小心碰触手腕处使得数字信号大于预先设置的阈值，可以设置预先设定时间，当异常信号的持续时长大于预先设定时间时，再由通信模块报警，从而提高其准确性。
65.在另一个优选实施例中，所述微处理器还可以被配置为：通过比较数字信号的变化率，判定所述数字信号是否为异常信号；当所述数字信号的变化率大于设定变化率时，判定所述数字信号为异常信号，否则为正常信号。例如，在户外跑步时，所述纳米发电机产生的电能的变化率是在一定范围波动的，当所述变化率突然大幅度提高，或突然大幅度降低时，可以认为发生了危险情况，由通信模块报警。
66.具体实施例中，如图4所示，可以将外层的冲锋衣布料和内层的衬布包裹于纳米发电机的外部，制成多层保温部分。优选将冲锋衣布料叠加在第一摩擦层一侧，将衬布叠加于第二摩擦层一侧，然后将多层保温部分和呼救装置的其它部分固定于护带中，制成具有呼
救功能的隔热保温护带，穿戴于膝盖处、手腕处或手肘处等。其中，所述第二摩擦层具有隔热保温的功能，第一摩擦层的pua改性后的涤纶也具有隔热保温的功能，可以达到隔热保温功能叠加的目的。图5是本发明实施例提供的有无pua改性后的涤纶的纳米发电机的红外成像图。如图5所示，将有无pua改性后的涤纶的纳米发电机放在手上，用红外成像仪拍照发现，有pua改性后的涤纶的纳米发电机表面与手掌表面有明显的色差，代表两者之间的温度差较大。有pua改性后的涤纶减少了皮肤表面的热辐射，提高了保温性能。表1为有无pua改性后的涤纶的纳米发电机放在不同温度热板体现出的温度差。温度差越大，表示该布料有更少的热辐射和更多的热反射，保温性能越好。通过表1可以看出，有pua改性后的涤纶的纳米发电机的温度差明显大于无pua改性后的涤纶的纳米发电机的温度差，pua改性后的涤纶具有良好的保温性能。表中无pua布料表示的是无pua改性后的涤纶，有pua布料表示的是有pua改性后的涤纶。
67.表1
[0068] δt(45℃)δt(54℃)δt(65℃)δt(75℃)无pua布料5.9℃5.7℃6.9℃12.1℃有pua布料7.7℃7.9℃9.5℃15.1℃
[0069]
相比于需要定期更换电池或者充电来使加热系统长期提供热量的保温衣物，本发明实施例的隔热保温护带轻薄，并且可以穿戴于膝盖处、手腕处或手肘处等，不需要外部电源，仅通过阻止热辐射或者增加热反射就可以实现隔热保温，给身体带来持续温暖的体验。与此同时，可以在关节处通过按压或者弯曲采集使用者在使用过程中产生的机械能，并将其转换为电能，作为其它模块的能量来源，以便在户外遇到危险时能够立即发出求救信号，缩短救援时间。
[0070]
具体实施例中，图6是本发明实施例提供的纳米发电机、微处理器和通信模块的连接示意图，图7是本发明实施例提供的电源模块的结构示意图。如图7所示，所述电源模块可以包括整流桥和电容；所述整流桥与所述纳米发电机连接，用于将所述纳米发电机输出的电能由交流电转换为直流电；所述电容用于存储所述直流电，并为所述微处理器和通信模块供电。
[0071]
相应的，本发明实施例还提供一种护带式音频播放系统，图8是本发明实施例提供的一种音频播放系统的结构框图，如图8所示，所述音频播放系统包括：纳米发电机、电源模块、微处理器、通信模块和音频播放器；其中，所述纳米发电机包括第一纳米发电机和第二纳米发电机；
[0072]
所述第一纳米发电机与电源模块连接，用于将人体产生的机械能转换为电能；所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为微处理器、通信模块和和音频播放器供电；
[0073]
所述第二纳米发电机包括至少一个子纳米发电机，所述子纳米发电机与微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与所述音频播放器连接；
[0074]
其中，每个子纳米发电机配置有相应的控制音频播放的功能；
[0075]
所述子纳米发电机用于将人触摸该纳米发电机时产生的机械能转换为电能；所述微处理器用于识别产生所述电能的子纳米发电机，并通过通信模块将该子纳米发电机的电信号传输至音频播放器；所述音频播放器响应于所述电信号，执行该子纳米发电机的控制
音频播放的功能。
[0076]
下面首先对所述音频播放系统的原理进行介绍：所述音频播放系统中第一纳米发电机用于将人体产生的机械能转换为电能，并利用所述电能为微处理器、通信模块和音频播放器供电。所述音频播放系统中第二纳米发电机可以包括多个子纳米发电机，当使用者触摸其中一个子纳米发电机时，微处理器将该子纳米发电机的电信号传递至通信模块，通信模块将该电信号传输至音频播放器的通讯模块，音频播放器响应于该子纳米发电机的电信号执行控制音频播放的功能；当使用者触摸另一子纳米发电机时，微处理器再将该纳米发电机的电信号传递至通信模块，通信模块将该电信号传输至音频播放器，音频播放器响应于该电信号执行控制音频播放的功能。
[0077]
具体实施例中，图9是本发明实施例提供的音频播放系统的纳米发电机、微处理器、通信模块的连接示意图。将多个纳米发电机固定在使用者的衣物的任何地方，比如腰间、袖口等。并将纳米发电机的导线与电阻和微处理器的管脚相连接，将通信模块(可以是蓝牙信号发射模块，型号是hc-05)与微处理器的管脚连接。图10是本发明实施例提供的音频播放设备的结构示意图，如图10所示，将通信模块与音频播放设备内部的蓝牙模块连通，蓝牙模块与音频播放设备内部的微处理器连接，音频播放设备内部的微处理器与多个不同功能按键连接，从而实现多个纳米发电机控制音频播放设备的不同功能键的功能。
[0078]
图11是本发明实施例提供的音频播放系统控制音频播放的流程图，如图11所示，微处理器可以选用单片机，通信模块可以选用蓝牙模块，所述子纳米发电机包括第一子纳米发电机、第二子纳米发电机、第三子纳米发电机和第四子纳米发电机；所述第一子纳米发电机被配置有播放/重新播放功能，所述第二子纳米发电机被配置有暂停/继续播放功能，所述第三子纳米发电机被配置有播放下一首功能，所述第四子纳米发电机被配置有播放上一首功能。所述第一子纳米发电机teng 1被触摸产生的信号用ⅰ表示，所述第二子纳米发电机teng 2被触摸产生的信号用ⅱ表示，所述第三子纳米发电机teng 3被触摸产生的信号用ⅲ表示，所述第四子纳米发电机teng 4被触摸产生的信号用ⅳ表示。响应于ⅰ，音频播放器开始播放/重新播放音频，响应于ⅱ，音频播放器开始暂停/继续播放音频，响应于ⅲ，音频播放器开始播放下一首，响应于ⅳ，音频播放器开始播放上一首。
[0079]
具体实施例中，还可以将外层的冲锋衣布料和内层的衬布包裹于纳米发电机的外部，制成多层保温部分。优选将冲锋衣布料叠加在第一摩擦层一侧，将衬布叠加于第二摩擦层一侧，然后将多层保温部分和音频播放系统的其它部分固定于护带中，制成具有控制音频播放功能的隔热保温护带，穿戴于膝盖处、手腕处或手肘处等。
[0080]
本发明实施例提供的音频播放系统，包括纳米发电机、电源模块、微处理器、通信模块和音频播放器，纳米发电机可以将人触摸时产生的机械能转换为电能，然后，由微处理器识别产生所述电能的子纳米发电机，并通过通信模块将该子纳米发电机的电信号传输至音频播放器，音频播放器响应于所述电信号，执行该子纳米发电机的控制音频播放的功能，使得用户可以方便的控制音频的播放。
[0081]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
[0082]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0083]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0084]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0085]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0086]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0087]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0088]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0089]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种纳米发电机，其特征在于，所述纳米发电机包括：电极、第一摩擦层、第二摩擦层；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一摩擦层与所述第一电极层叠设置，所述第二摩擦层与所述第二电极层叠设置，在外界作用下所述第一摩擦层和第二摩擦层切换接触/分离状态时改变接触面积；其中，所述第一摩擦层的材料为聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料。2.根据权利要求1所述的纳米发动机，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料为聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶。3.根据权利要求2所述的纳米发动机，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶通过将聚氨酯丙烯酸酯浆料涂覆在涤纶的表面或者将涤纶浸渍在聚氨酯丙烯酸酯浆料中而得到；其中，所述聚氨酯丙烯酸酯浆料由质量比为20：1的聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂制备得到，所述聚氨酯丙烯酸酯改性的涤纶厚度为0.23-0.29毫米。4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米发电机，其特征在于，所述第二摩擦层的材料为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、氟化乙烯丙烯共聚物中的至少一者；可选的，所述第一摩擦层为拱形结构，其两端固定于所述第一电极的表面，在外界作用下，所述第一摩擦层的弧形部分和第二摩擦层接触/分离。5.一种保温护带式呼救装置，其特征在于，所述呼救装置可穿戴于人体上，包括：权利要求1-4任一项所述的纳米发电机、电源模块、微处理器和通信模块；所述纳米发电机分别与电源模块和微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接；所述电源模块分别与所述微处理器和通信模块连接；其中，所述纳米发电机用于将人体产生的机械能转换为电能，并将所述电能的一部分传输至电源模块，一部分传输至所述微处理器；所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为所述微处理器和通信模块供电；所述微处理器用于将所述电能转化为数字信号，并识别所述数字信号是否为异常信号；若是异常信号，则将其传输至所述通信模块，由通信模块发出。6.根据权利要求5所述的呼救装置，其特征在于，所述微处理器被配置为：通过比较所述数字信号与预先设定的阈值的大小，判断所述数字信号是否为异常信号；当所述数字信号大于预先设定的阈值时，判定为异常信号，否则为正常信号。7.根据权利要求6所述的呼救装置，其特征在于，所述微处理器还被配置为：比较所述异常信号持续的时间与预先设定的时间的大小；当所述异常信号持续的时间大于预先设定的时间时，将所述异常信号传输至所述通信模块，由通信模块发出。8.根据权利要求5-7任一项所述的呼救装置，其特征在于，当所述呼救装置穿戴于人体的膝盖处时，所述预先设定的阈值为90-100伏；当所述呼救装置穿戴于人体的手肘处时，所述预先设定的阈值为30-40伏。9.根据权利要求8所述的呼救装置，其特征在于，所述电源模块包括整流桥和电容；所述整流桥与所述纳米发电机连接，用于将所述纳米发电机输出的电能由交流电转换为直流电；所述电容用于存储所述直流电，并为所述微处理器和通信模块供电。
10.根据权利要求8所述的呼救装置，其特征在于，所述纳米发电机为摩擦纳米发电机和/或压电纳米发电机。11.一种保温护带式音频播放系统，其特征在于，所述音频播放系统包括：权利要求1-4任一项所述的纳米发电机、电源模块、微处理器、通信模块和音频播放器；其中，所述纳米发电机包括第一纳米发电机和第二纳米发电机；所述第一纳米发电机与电源模块连接，用于将人体产生的机械能转换为电能；所述电源模块用于存储所述电能，并利用所述电能为微处理器、通信模块和和音频播放器供电；所述第二纳米发电机包括至少一个子纳米发电机，所述子纳米发电机与微处理器连接，所述微处理器与所述通信模块连接，所述通信模块与所述音频播放器连接；其中，每个子纳米发电机配置有相应的控制音频播放的功能；所述子纳米发电机用于将人触摸该纳米发电机时产生的机械能转换为电能；所述微处理器用于识别产生所述电能的子纳米发电机，并通过通信模块将该子纳米发电机的电信号传输至音频播放器；所述音频播放器响应于所述电信号，执行该子纳米发电机的控制音频播放的功能。12.根据权利要求11所述的音频播放系统，其特征在于，所述子纳米发电机包括第一子纳米发电机、第二子纳米发电机、第三子纳米发电机和第四子纳米发电机；所述第一子纳米发电机被配置有播放/重新播放功能，所述第二子纳米发电机被配置有暂停/继续播放功能，所述第三子纳米发电机被配置有播放下一首功能，所述第四子纳米发电机被配置有播放上一首功能。13.根据权利要求12所述的音频播放系统，其特征在于，所述纳米发电机的第一摩擦层的一侧叠加有冲锋衣布料，第二摩擦层的一侧叠加有衬布构成隔热保温部分。

技术总结
本发明实施例提供一种基于纳米发电机的保温护带式呼救装置和音频播放系统，属于微纳能源发电技术领域。所述纳米发电机包括：电极、第一摩擦层、第二摩擦层；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一摩擦层与所述第一电极层叠设置，所述第二摩擦层与所述第二电极层叠设置，在外界作用下所述第一摩擦层和第二摩擦层切换接触/分离状态时改变接触面积；其中，所述第一摩擦层的材料为聚氨酯丙烯酸酯改性的摩擦材料。通过本发明实施例可以提高纳米发电机的输出功率和能量转换效率。机的输出功率和能量转换效率。机的输出功率和能量转换效率。


技术研发人员：孙其君 焦海爽 竹潇潇 熊瑶 刘杨
受保护的技术使用者：北京纳米能源与系统研究所
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/12