一种能量收集-储存可穿戴防护设备及其制备方法

技术特征：
1.一种能量收集-储存可穿戴防护设备的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备导电剪切变硬胶；(2)制备凯夫拉能量收集模块；(3)制备能量储存模块固态电解质；(4)制备带电极的碳纤维能量储存模块；(5)组装防弹的收集-储存能量可穿戴防护设备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备导电剪切变硬胶包括：将碳纳米管和羟基硅油及硼化物搅拌形成混合物，将所述混合物加热成块状物，接着加入有机酸使块状物软化，然后放入烘箱中继续加热；所述的硼化物为硼酸、氧化硼或硼化盐。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述制备凯夫拉能量收集模块包括：将步骤(1)制得的导电剪切变硬胶通过模具模压为2mm～4mm厚的薄片；得到导电剪切变硬胶薄片；将环氧树脂与固化剂的混合物浸渍在防弹织物上，得到浸渍后的防弹织物；然后将浸渍后的防弹织物包覆在导电剪切变硬胶薄片上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述制备能量储存模块固态电解质包括：将离子化合物与聚乙烯醇以质量比1:1至1:5的比例混合，加热。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述制备带电极的能量储存模块包括：将活性炭、炭黑和聚四氟乙烯的混合物溶解在n-甲基吡咯烷酮中以配制电解液；将电解液滴涂在导电碳纤维上，然后将其加热处理，制得能量储存模块电极；接着，将两份所述的能量储存模块电极平行放置，将步骤(3)制得的能量储存模块固态电解质涂覆在所述电极上，从而组成平行结构的带电极的能量储存模块。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述组装防弹的收集-储存能量可穿戴防护设备的步骤包括：将步骤(2)所得的凯夫拉能量收集模块与步骤(4)所得的带电极的碳纤维能量储存模块通过整流器连接；将凯夫拉能量收集模块与蓝牙模块相连接。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述凯夫拉能量收集模块包括外防护层和导电剪切变硬胶层，所述导电剪切变硬胶层由碳纳米管和羟基硅油及硼化物形成，所述外防护层任选地部分地或完全地包覆所述导电剪切变硬胶层；优选地，所述硅油与硼化物的质量比为10:1-40:1；优选地，所述导电剪切变硬胶层在30摄氏度至200摄氏度的温度下形成。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述外防护层包括防弹织物层和由环氧树脂及固化剂形成的固化环氧树脂层，所述固化环氧树脂层任选地部分地或完全地浸渍所述防弹织物层；优选地，所述环氧树脂与固化剂的质量比为100:0.3至100:1；优选地，所述碳纳米管的质量分数为1％至4％；优选地，所述固化环氧树脂层在30摄氏度至200摄氏度的温度下形成。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述防弹织物层选自凯夫拉和超高分子量聚乙烯中的一种或多种。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述碳纤维能量储存模块由一个或多个电容器组成；优选地所述多个电容器串联或并联；可选地，所述电容器为超级电容器。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述电容器由两个电极与固态电解质组
成；电容器的电极由碳纤维组成，整体电容器为线状。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述电极选自导电碳布、导电碳纤维、碳纳米管膜、mxene膜中的一种或多种。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述固态电解质由离子化合物与聚乙烯醇溶解在乙二醇中形成；优选地，所述离子化合物与聚乙烯醇的质量比例为1:1至1:5；优选地，所述固态电解质在115摄氏度下形成。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述离子化合物选自h3po4、naoh、licl、na2so4、kcl化合物中的一种或多种。15.一种根据权利要求1-14任一项所述的方法制备的能量收集-储存可穿戴防护设备，其特征在于：所述设备包含两个部分，为凯夫拉能量收集模块与碳纤维能量储存模块；所述凯夫拉能量收集模块连接蓝牙模块；所述凯夫拉能量收集模块与碳纤维能量储存模块通过一个整流器相连。

技术总结
本发明涉及一种能量收集-储存可穿戴防护设备及其制备方法。所述设备包括能量收集模块与能量储存模块；能量收集模块与能量储存模块通过一个商用整流器相连。所述制备方法包括以下步骤：制备导电剪切变硬胶；制备凯夫拉能量收集模块；制备能量储存模块固态电解质；制备带电极的碳纤维能量储存模块；组装防弹的收集-储存能量可穿戴防护设备。所述的可穿戴系统集防护、传感与收集能量于一体，可以广泛地应用于各类防护设备中。其可以收集来自外界的能量，并且在该可穿戴系统受到冲击时，可以将冲击信号传递到无线设备上，提示使用者受到冲击的区域，对于风险评估起到重要的作用。对于风险评估起到重要的作用。对于风险评估起到重要的作用。


技术研发人员：龚兴龙 周建宇 王胜
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/4/12