CN111636130B - 一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用。本发明的摆动电磁感应式发电柔性织物包括分别位于两个相对摆动部位表面的磁性纱织物和导电线圈织物；所述磁性纱织物包括由复合纤维条带包裹磁性粉体形成的磁性纱芯；所述导电线圈织物由导电丝包芯纱股线在织物基材上刺绣形成。本发明通过将磁性粉体均匀包裹于纱线中，并利用纺织方法制备出稳定的磁性纱织物，再将其与含有导电丝的导电线圈织物结合使用，能够生产出可发电的柔性织物；该柔性织物能够应用于衣物上，利用电磁感应作用将人体摆臂/行走过程产生的机械能转化为电能，在实现发电的同时保证衣物的柔软性，满足了实际使用的需求，具有巨大的应用价值。

Description

一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用
技术领域
本发明涉及功能性纺织品加工技术领域，特别是涉及一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用。
背景技术
电磁感应现象是指穿过闭合回路的磁通量发生变化而产生感应电动势的现象，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，同时也为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上具有重要的意义。在这一现象首次被法拉第发现之后，以电磁感应为原理的自发电装置开始陆续面世，并逐渐成为一种重要的能量收集装置。
在人体活动过程中，手脚的摆动过程均能产生机械能，如果能够利用电磁感应原理将这类机械能收集起来，并通过磁体和线圈转化为电能，就能够实现自发电的目的。同时，如果能将这类电磁自发电装置应用于可穿戴器件上，就能够解决目前的可穿戴器件多数需要依靠从外部供电或者与储能装置(如电池)等配套工作才能正常使用的问题，实现随时随地为可穿戴器件进行发电，且不会消耗电网中的电量，具有广阔的市场应用前景。
公开号为CN105186656A的专利提供了一种穿戴式发电装置、穿戴式可发电衣服及发电的方法，该专利通过将磁体单元和电磁感应单元分别设置于动物体的不同部位，利用动物体运动时磁体单元与电磁感应单元的位置变化，使穿过电磁感应单元的磁通量发生变化产生感应电流进行发电。然而，由于现有的电磁材料中，磁体与导电线圈基本为质量较重的硬质材料，且难以制成织物状，该专利中将磁体单元和电磁感应单元通过缝制、粘贴或捆绑的方式固定于本体上时，磁体单元和电磁感应单元与本体间的结合部位会存在质地较硬、柔软性较差的问题，严重影响该可发电衣服的穿着舒适度，导致用户体验较差，并限制了使该可发电衣服的应用。
有鉴于此，当前仍有必要对摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用进行研究，在利用电磁感应技术实现发电的基础上，使织物具有较好的柔软性，以满足实际应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用，通过将磁性粉体均匀包裹于纱线中，并利用纺织方法制备出稳定的磁性纱织物，再将其与含有导电丝的导电线圈织物结合使用，从而形成能够自发电的柔性织物；并通过将该柔性织物应用于衣物上，利用电磁感应作用将人体摆臂/行走时产生的机械能转化为电能，达到发电的效果，并使衣物保持柔软、可弯曲的特性，以满足用户的使用需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种摆动电磁感应式发电柔性织物，所述摆动电磁感应式发电柔性织物包括磁性纱织物和导电线圈织物，所述磁性纱织物和所述导电线圈织物分别位于两个相对摆动的部位表面；所述磁性纱织物由高强耐磨经纱与磁性纬纱交织形成，所述磁性纬纱呈芯-鞘结构，由纱鞘紧密缠绕磁性纱芯形成，所述磁性纱芯由复合纤维条带包裹磁性粉体形成，所述纱鞘由高强耐磨纤维紧密包缠形成；所述导电线圈织物由导电丝包芯纱股线在耐磨织物基材上刺绣形成，所述刺绣图案呈一个或多个闭合回路。
进一步地，所述磁性粉体包含但不限于钕铁硼磁粉、钕镍钴磁粉、氧化铁磁粉、二氧化铬磁粉、钴-氧化铁磁粉、金属磁粉中的一种或多种混合。
进一步地，所述磁性纱织物中所述磁性粉体的质量百分数为10％～70％，所述磁性粉体的粒径为0.01～500μm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种上述摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，包括磁性纱织物的生产方法和导电线圈织物的生产方法；
其中，所述磁性纱织物的生产方法包括如下步骤：
A1、纤维条带S1的制备：将面密度为2～100g/m2的无纺布柔性面材分切成线密度为10～500g/km的纤维条带S1，经卷绕后得到纤维条带S1卷装；
A2、磁粉体预聚体S2′的制备：对磁粉进行去磁化处理，将面密度为10～50g/m2的粘胶带S2表面的防粘贴条除去后，再将剩余的粘性条浸入消磁后的磁粉体罐中，经辊压处理使所述磁粉体罐中的磁性粉体粘附在所述粘性条表面，形成磁粉体预聚体S2′，经卷绕后得到磁粉体预聚体S2′卷装；
A3、磁性纱芯的制备：在粗纱机的前罗拉钳口后方增设退绕装置，使一对所述纤维条带S1卷装分别位于所述磁粉体预聚体S2′卷装的两侧；由所述纤维条带S1卷装退绕下来的所述纤维条带S1经静电喷丝后，在所述纤维条带S1内侧复合一层纳米纤维膜，在线制备成复合纤维条带；由所述磁粉体预聚体S2′卷装退绕下来的所述磁粉体预聚体S2′与位于其两侧的所述复合纤维条带共同喂入所述前罗拉钳口处，使所述磁粉体预聚体S2′被两侧的所述复合纤维条带夹持在中间，形成夹心式复合条；所述夹心式复合条以10～25m/min的速度从所述前罗拉钳口输出后，在500～1400r/min的翼锭加捻作用下，所述复合纤维条带网覆式包裹所述磁粉体预聚体S2′，形成细度为40～2000tex的磁性纱芯；
A4、磁性纬纱的制备：将步骤A3得到的所述磁性纱芯作为芯纱，采用摩擦纺纱法将由短纤维条牵伸、分梳形成的短纤维网连续包缠在所述磁性纱芯的表层，得到以所述磁性纱芯为核、以所述短纤维网为壳的核-壳结构的磁性纬纱；
A5、磁性纱织物的制备：将高强短纤纱经络筒、整经、穿结经工序制备成高强耐磨经纱，再将所述高强耐磨经纱与步骤A4得到的所述磁性纬纱进行经纬交织的织造，得到磁性纱织物；
A6、磁性纱织物后处理：采用液态树脂或粘胶对步骤A5得到的所述磁性纱织物的径向边缘进行固化、封边，再对固化、封边后的所述磁性纱织物进行充磁处理，得到磁性强度为0.1～0.8T的磁性纱织物。
其中，所述导电线圈织物的生产方法包括如下步骤：
B1、导电丝包芯纱股线的制备：以导电长丝为芯丝，外包短纤维制备导电丝包芯纱，再将两根所述导电丝包芯纱捻合形成扭矩平衡的导电丝包芯纱股线；
B2、导电线圈织物的绣制：以耐磨面料为基材，将步骤B1得到的所述导电丝包芯纱股线按预定图案绣缝在所述耐磨面料表面，得到导电线圈织物；所述图案呈一个或多个闭合回路。
进一步地，在步骤A3中，所述退绕装置包括设于所述前罗拉钳口后方的芯条导辊，所述芯条导辊的后方设有芯条退绕轴，所述芯条退绕轴用于所述磁粉体预聚体S2′卷装的退绕；所述芯条导辊的上侧设有条带退绕轴、静电喷丝装置、静电收集板和引布辊，所述静电喷丝装置与所述静电收集板对应设置形成静电喷丝区，所述引布辊位于所述静电喷丝区的前方，所述条带退绕轴位于所述静电喷丝区的后方，用于所述纤维条带S1卷装的退绕；所述芯条导辊的下侧按照与所述上侧对称的方式设有相同的条带退绕轴、静电喷丝装置、静电收集板和引布辊。
进一步地，在步骤A3中，所述纳米纤维膜的材质包括但不限于聚酯、聚烯烃、聚酰胺、接枝共聚物中的一种或多种混合。
进一步地，在步骤B1中，所述导电长丝包括但不限于铜丝、铝丝、银丝、金丝中的一种或多种混合；所述导电长丝的直径为0.01～1mm。
本发明还提供了所述摆动电磁感应式发电柔性织物在发电上衣、发电裤中的应用。
进一步地，所述摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣时，所述磁性纱织物与所述导电线圈织物二者中的任一织物设置于上衣的衣身侧面，另一织物则设置于与所述衣身侧面相对的衣袖内侧；所述摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电裤时，所述磁性纱织物与所述导电线圈织物分别设于两条裤腿的内侧，使所述磁性纱织物与所述导电线圈织物相对设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将磁性粉体均匀包裹于纱线中，并利用纺织方法制备出稳定的磁性纱织物，再将其与含有导电丝的导电线圈织物结合使用，从而形成能够自发电的柔性织物；本发明通过将该柔性织物应用于衣物上，能够利用电磁感应作用将人体摆臂/行走过程产生的机械能转化为电能，达到发电的效果，并使衣物保持柔软、可弯曲的特性，以满足用户的使用需求。
2、本发明通过在粗纱机的前罗拉钳口后方增设退绕装置，使含有磁性粉体的磁粉体预聚体被复合纤维条带夹持在中间，从而利用复合纤维条带对磁粉体预聚体进行网覆式包裹，该方法不仅能够使得到的磁性纱芯保留纤维材料柔软、易弯曲、可编织的特性，还能够利用磁性纱芯中含有的磁性粉体，使其在与任意材质的闭合导电线发生形变或位移时即可产生感应电动势，从而实现自发电的功能；同时，本发明提供的生产方法还能使磁性纱芯中的磁性粉体连续、均匀地线性排布，从而使最终制得的摆动电磁感应式发电柔性织物的性能更加稳定可控。
3、本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物包括磁性纱织物和导电线圈织物，二者在保留各自磁性或导电性的同时，还具有织物的柔软性，能够通过编织或缝制的方式应用于发电上衣或发电裤上；当人体进行摆臂或行走时，分别设置于发电上衣或发电裤上两个相对摆动部位表面的磁性纱织物和导电线圈织物就会发生位移，从而使导电线圈织物中的部分导电长丝在磁性纱织物形成的磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，实现了利用电磁感应原理将人体摆臂/行走过程的机械能转化为电能，不仅提高了能量的利用率，还解决了目前的可穿戴器件多数需要依靠从外部供电或者与储能装置(如电池)等配套工作才能正常使用的问题，有助于其朝着使轻量化、便捷化及智能化等方向进一步发展。
4、本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法使用的设备简单、操作容易，生产过程能耗小、成本低，适用于工业化大规模生产；且该方法制得的摆动电磁感应式发电柔性织物的性能稳定、易于调控，能够在实现发电的同时保证使用者的穿着舒适度，满足了实际使用的需求，具有巨大的应用价值。
附图说明
图1是本发明提供的磁性纱织物的生产步骤流程示意图；
图2是本发明提供的磁性纱芯生产过程的上机示意图；
图3是本发明实施例1中由测试者行走产生的感应电动势图；
图4是本发明实施例2提供的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣时的结构示意图；
图5是本发明实施例3提供的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电裤时的结构示意图；
图6是本发明实施例2～3中提供的适配装置的详细部件图，包括桥式整流电路和电能储存装置(电池或电容器)；
附图中各部件的标记如下：1、静电喷丝装置；2、静电收集板；3、引布辊；4、芯条导辊；5、前胶辊；6、前罗拉；7、锭翼顶孔；8、侧孔；9、磁性纱芯卷装；10、压掌叶；11、空心臂；12、压掌杆；13磁性纱织物；14、导电线圈织物；15、适配装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，包括磁性纱织物的生产方法和导电线圈织物的生产方法。
所述磁性纱织物的生产方法如图1所示，具体包括如下步骤：
A1、纤维条带S1的制备
将面密度为20g/m2的无纺布柔性面材卷装置于裁切机上，分切成线密度为100g/km的纤维条带S1，再将其卷绕在筒管上，得到纤维条带S1卷装。
A2、磁粉体预聚体S2′的制备
对磁粉进行去磁化处理，将面密度为20g/m2的粘胶带S2卷装置于浸轧机的后端，剥离去除所述粘胶带S2表面的防粘贴条后，将剩余的粘性条浸入消磁后的磁粉体罐中；所述磁粉体罐中的磁性粉体为粒径为1μm的钕铁硼磁粉。浸入所述磁粉体罐中的粘性条在压轧辊组的压持作用下，使所述磁粉体罐中的磁性粉体粘附在所述粘性条表面，形成磁粉体预聚体S2′，再将其卷绕在筒管上，得到磁粉体预聚体S2′卷装。
A3、磁性纱芯的制备
结合参阅图2，在翼锭粗纱机每一个纱锭对应的由前罗拉6和前胶辊5啮合形成的前罗拉钳口后方增设退绕装置，所述退绕装置包括设于所述前罗拉钳口后方的芯条导辊4，所述芯条导辊4的后方设有芯条退绕轴；所述芯条导辊4的上侧设有条带退绕轴、静电喷丝装置1、静电收集板2和引布辊3，所述静电喷丝装置1与所述静电收集板2对应设置形成静电喷丝区，所述引布辊3位于所述静电喷丝区的前方，所述条带退绕轴位于所述静电喷丝区的后方；所述芯条导辊4的下侧按照与所述上侧对称的方式设有相同的条带退绕轴、静电喷丝装置1、静电收集板2和引布辊3。
将一对步骤A1得到的纤维条带S1卷装分别放置在位于所述芯条导辊4上下两侧的所述条带退绕轴上，并将一个步骤A2得到的磁粉体预聚体S2′卷装放置在所述芯条退绕轴上，使一对纤维条带S1卷装分别位于磁粉体预聚体S2′卷装的两侧。由纤维条带S1卷装退绕下来的纤维条带S1经过静电喷丝区时，在所述纤维条带S1内侧复合一层聚酯纳米纤维膜，在线制备成复合纤维条带，所述复合纤维条带经引布辊3喂入所述前罗拉钳口处；由磁粉体预聚体S2′卷装退绕下来的磁粉体预聚体S2′经芯条导辊4喂入所述前罗拉钳口处，与两个所述复合纤维条带的内侧接触汇合，且被上、下两条复合纤维条带夹持在中间，形成夹心式复合条；所述夹心式复合条以15m/min的速度从所述前罗拉钳口输出后，在1000r/min的翼锭加捻作用下，所述复合纤维条带网覆式包裹所述磁粉体预聚体S2′成纱，形成细度为400tex的磁性纱芯；所述磁性纱芯依次经翼锭粗纱机上旋转的锭翼顶孔7、侧孔8、空心臂11、压掌杆12和压掌叶10，最终卷绕到转速为1000r/min的筒管上，形成磁性纱芯卷装9。
A4、磁性纬纱的制备
将步骤A3得到的所述磁性纱芯卷装放置在摩擦纺纱机上，经摩擦纺纱机的芯纱喂入导纱钩，以平行于摩擦辊转轴的方式喂入到同向转动的两个摩擦辊之间；同时，将短纤维条依次经摩擦纺纱机的牵伸机构和分梳机构进行牵伸、分梳，得到短纤维网，所述短纤维网在两个摩擦辊的负压吸风作用下，以垂直于摩擦辊转轴的方式，连续地被凝聚在两个摩擦辊之间的表面上，与位于两个摩擦辊之间的所述磁性纱芯汇合。与所述磁性纱芯汇合后的所述短纤维网在两个摩擦辊的同向转动加捻作用下，连续包缠在所述磁性纱芯的表层，形成以所述磁性纱芯为核、以所述短纤维网为壳的核-壳结构的磁性纬纱；所述磁性纬纱再依次经摩擦纺纱机的引纱罗拉钳口、导纱钩、卷绕槽筒，最终卷绕到筒管上，形成磁性纬纱卷装。
A5、磁性纱织物的制备
将高强短纤纱经络筒、整经、穿结经工序制备成高强耐磨经纱，再将所述高强耐磨经纱与步骤A4得到的所述磁性纬纱置于剑杆织机上进行经纬交织的织造，得到磁性粉体的质量百分数为40％的磁性纱织物。
A6、磁性纱织物后处理
采用液态树脂对步骤A5得到的所述磁性纱织物的径向边缘进行固化、封边，再将固化、封边后的所述磁性纱织物放入充磁设备中进行充磁处理，得到磁性强度为0.4T的磁性纱织物。
具体对磁性纱织物进行充磁处理的方法为：先将样品放置于直径为50厘米，深度为3厘米的圆柱型充磁台内腔中，圆柱型充磁台的内腔外有充磁线圈，在9千伏、10毫秒的瞬间可以为内腔提供中心强度为3特斯拉竖直向上的瞬间磁场。将上述磁性纱织物水平放置在充磁台内腔中充磁，冲磁完毕后平铺样品，样品内部即会存在N极竖直向上的磁场方向。含有钕铁硼磁粉的样品在充磁台内腔中被瞬间充磁到磁饱和强度，充磁后的剩磁磁场强度与样品所含的钕铁硼磁粉含量正相关。
所述导电线圈织物的生产方法包括如下步骤：
B1、导电丝包芯纱股线的制备
将从导电长丝卷装上退绕下来的导电长丝经导丝装置喂入环锭细纱机的前罗拉钳口处，所述导电长丝为直径为0.1mm的铜丝；同时，将从短纤维粗纱卷装退绕下来的粗纱依次经导纱杆、喂纱喇叭口进入细纱机的牵伸系统进行牵伸，牵伸后得到的纤维须条喂入所述环锭细纱机的前罗拉钳口处，与所述导电长丝重合，形成包芯复合纤维条。所述包芯复合纤维条在环锭加捻作用下，形成导电丝包芯纱，所述导电丝包芯纱依次经导纱钩、钢领、钢丝圈，最终卷绕到细纱管上，形成导电丝包芯纱卷装。
将从两个所述导电丝包芯纱卷装上退绕下来的两个导电丝包芯纱平行、并和喂入环锭捻线机的握持钳口处，在环锭捻线机施加的与所述导电丝包芯纱捻向相反的加捻扭转作用下，捻合形成扭矩平衡的导电丝包芯纱股线。
B2、导电线圈织物的绣制
以耐磨面料为基材，将步骤B1得到的所述导电丝包芯纱股线按回字形绣缝在所述耐磨面料表面，得到导电线圈织物。
通过上述方式，本实施例得到了一种摆动电磁感应式发电柔性织物，该摆动电磁感应式发电柔性织物包括磁性纱织物和导电线圈织物，所述磁性纱织物和所述导电线圈织物在实际使用时应分别置于两个相对摆动的部位表面；所述磁性纱织物由高强耐磨经纱与磁性纬纱交织形成，所述磁性纬纱呈芯-鞘结构，由纱鞘紧密缠绕磁性纱芯形成，所述磁性纱芯由复合纤维条带包裹磁性粉体形成，所述纱鞘由高强耐磨纤维紧密包缠形成；所述导电线圈织物由导电丝包芯纱股线在耐磨织物基材上刺绣形成，所述刺绣图案呈回字形。
本实施例生产的磁性纱织物和导电线圈织物不仅具有较高的柔软性，还能够实现自发电。经测试，由本实施例生产的磁性纱织物和导电线圈织物组成的摆动电磁感应式发电柔性织物在测试者行走速度为1.2米/秒时，能够产生峰值电压为2.0伏特的交流感应电能，测试者行走过程产生的感应电动势图如图3所示。由此可以看出，本实施例通过将磁性粉体均匀包裹于纱线中，并利用纺织方法制备磁性纱织物，不仅能够利用磁性纱织物中含有的磁性粉体，使其在与本实施例制备的导电线圈织物发生形变或位移时即可产生感应电动势，从而实现自发电的功能；还能够使该磁性纱织物与导电线圈织物具有柔软、易弯曲、可编织的特性，便于通过缝制或编制的方式将其应用于衣物上，在实现发电的同时保证使用者的穿着舒适度，解决了现有技术中缝制的磁性体柔软性差带来的用户体验差的问题，更能满足实际使用的需求。同时，采用本实施例提供的生产方法能够使得到的磁性纱织物中的磁性粉体连续、均匀地线性排布，从而使最终制得的摆动电磁感应式发电柔性织物的性能更加稳定可控。
实施例2～3
实施例2～3分别提供了一种摆动电磁感应式发电柔性织物的应用。其中，实施例2将实施例1生产的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣，其结构示意图如图4所示；实施例3则将实施例1生产的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电裤，其结构示意图如图5所示。
由图4可以看出，实施例2将实施例1生产的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣时，将磁性纱织物缝制于上衣的衣身侧面，并将导电线圈织物缝制于该衣身侧面相对的衣袖内侧，使磁性纱织物于导电线圈织物相对设置，并设置了与所述导电线圈织物相连的适配装置。所述适配装置的详细部件图如图6所示，由图6可以看出，所述适配装置包括桥式整流电路和电能储存装置(电池或电容器)。在实施例2中，所述电能储存装置为电池；在其他实施例中，该电能储存装置也可以为电容器。
当人穿着该发电上衣后进行摆臂动作时，位于衣袖内侧的导电线圈织物与位于衣身侧面的磁性纱织物发生相对运动，使导电线圈织物中的部分导电长丝在磁性纱织物形成的磁场中做切割磁感线运动，产生的交流感应电能通过与所述导电线圈织物相连的适配装置中的桥式整流电路转换为直流电能，给其他可穿戴设备供应电能或者存储在电能储存装置中，从而实现了利用电磁感应原理将人体摆臂过程的机械能转化为电能，达到发电的效果。
同理，由图5可以看出，实施例3将实施例1生产的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电裤时，将磁性纱织物缝制于一条裤腿的内侧，并将导电线圈织物缝制于另一条裤腿的内侧，使磁性纱织物于导电线圈织物相对设置，并设置了与所述导电线圈织物相连的适配装置。当人穿着该发电裤后进行行走时，双腿间的摆动使导电线圈织物与磁性纱织物发生相对运动，同样能够产生交流感应电能，并通过与所述导电线圈织物相连的适配装置进行电能储存，从而将人体行走过程的机械能转化为电能，达到发电的效果。
由此可以看出，本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物能够应用于发电上衣和发电裤，将利用电磁感应作用将摆臂/行走过程的机械能转化为电能。该方式不仅提高了能量的利用率，还能够解决目前的可穿戴器件多数需要依靠从外部供电或者与储能装置(如电池)等配套工作才能正常使用的问题，有助于其朝着使轻量化、便捷化及智能化等方向进一步发展。
需要说明的是，本领域技术人员应当理解，为使生产的摆动电磁感应式发电柔性织物具有不同强度的感应电动势以满足不同情况下的需求，磁性纱织物中的磁性粉体的质量百分数可以在10％～70％的范围内进行调整，磁性纱织物的磁性强度可以在0.1～0.8T的范围内进行调整；所述磁性粉体可以是钕铁硼磁粉、钕镍钴磁粉、氧化铁磁粉、二氧化铬磁粉、钴-氧化铁磁粉、金属磁粉中的一种或多种混合，所述磁性粉体的粒径可以是0.01～500μm；导电长丝也可以是铜丝、铝丝、银丝、金丝中的一种或多种混合，所述导电长丝的直径可以是0.01～1mm，均属于本发明的保护范围。
同时，为对摆动电磁感应式发电柔性织物的性能进行调控，在本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法中，步骤A1中使用的无纺布柔性面材的面密度可以是2～100g/m2，分切得到的纤维条带S1的线密度可以是10～500g/km；步骤A2中粘胶带S2的面密度可以是10～50g/m2；步骤A3中夹心式复合条的从前罗拉钳口输出的速度可以在10～25m/min的范围内进行调整，翼锭加捻的速度也可以在500～1400r/min的范围内进行调整，并得到细度在40～2000tex范围内的磁性纱芯；步骤A3中纳米纤维膜的材质可以是聚酯、聚烯烃、聚酰胺、接枝共聚物中的一种或多种混合，均属于本发明的保护范围。
此外，本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物中，导电线圈织物上导电丝包芯股线绣制的图案可以进行调整，呈一个或多个闭合回路即可；将本发明提供的摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣或发电裤时，磁性纺织物与导电线圈织物的编织或缝制位置也可以调整，使磁性纱织物与导电线圈织物分别位于两个相对摆动部位的表面即可，均属于本发明的保护范围。
综上所述，本发明公开了一种摆动电磁感应式发电柔性织物及其生产方法与应用。所述摆动电磁感应式发电柔性织物包括分别位于两个相对摆动部位表面的磁性纱织物和导电线圈织物；所述磁性纱织物包括由复合纤维条带包裹磁性粉体形成的磁性纱芯；所述导电线圈织物由导电丝包芯纱股线在织物基材上刺绣形成。本发明通过将磁性粉体均匀包裹于纱线中，并利用纺织方法制备出稳定的磁性纱织物，再将其与含有导电丝的导电线圈织物结合使用，能够生产出可自发电的柔性织物；该柔性织物能够被应用于衣物上，利用电磁感应作用将人体摆臂/行走过程产生的机械能转化为电能，在实现发电的同时保证衣物的柔软性，满足了实际使用的需求，具有巨大的应用价值。
以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，其特征在于：所述摆动电磁感应式发电柔性织物包括分别位于两个相对摆动的部位表面的磁性纱织物和导电线圈织物；所述导电线圈织物由导电丝包芯纱股线在耐磨织物基材上刺绣形成，所述刺绣图案呈一个或多个闭合回路；
其中，所述磁性纱织物的生产方法包括如下步骤：
A1、纤维条带S1的制备：将面密度为2~100g/m2的无纺布柔性面材分切成线密度为10~500g/km的纤维条带S1，经卷绕后得到纤维条带S1卷装；
A2、磁粉体预聚体S2′的制备：对磁粉进行去磁化处理，将面密度为10~50g/m2的粘胶带S2表面的防粘贴条除去后，再将剩余的粘性条浸入消磁后的磁粉体罐中，经辊压处理使所述磁粉体罐中的磁性粉体粘附在所述粘性条表面，形成磁粉体预聚体S2′，经卷绕后得到磁粉体预聚体S2′卷装；
A3、磁性纱芯的制备：在粗纱机的前罗拉钳口后方增设退绕装置，使一对所述纤维条带S1卷装分别位于所述磁粉体预聚体S2′卷装的两侧；由所述纤维条带S1卷装退绕下来的所述纤维条带S1经静电喷丝后，在所述纤维条带S1内侧复合一层纳米纤维膜，在线制备成复合纤维条带；由所述磁粉体预聚体S2′卷装退绕下来的所述磁粉体预聚体S2′与位于其两侧的所述复合纤维条带共同喂入所述前罗拉钳口处，使所述磁粉体预聚体S2′被两侧的所述复合纤维条带夹持在中间，形成夹心式复合条；所述夹心式复合条以10~25m/min的速度从所述前罗拉钳口输出后，在500~1400r/min的翼锭加捻作用下，所述复合纤维条带网覆式包裹所述磁粉体预聚体S2′，形成细度为40~2000tex的磁性纱芯；
A4、磁性纬纱的制备：将步骤A3得到的所述磁性纱芯作为芯纱，采用摩擦纺纱法将由短纤维条牵伸、分梳形成的短纤维网连续包缠在所述磁性纱芯的表层，得到以所述磁性纱芯为核、以所述短纤维网为壳的核-壳结构的磁性纬纱；
A5、磁性纱织物的制备：将高强短纤纱经络筒、整经、穿结经工序制备成高强耐磨经纱，再将所述高强耐磨经纱与步骤A4得到的所述磁性纬纱进行经纬交织的织造，得到磁性纱织物；
A6、磁性纱织物后处理：采用液态树脂或粘胶对步骤A5得到的所述磁性纱织物的径向边缘进行固化、封边，再对固化、封边后的所述磁性纱织物进行充磁处理，得到磁性强度为0.1~0.8T的磁性纱织物。
2.根据权利要求1所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，其特征在于：所述导电线圈织物的生产方法包括如下步骤：
B1、导电丝包芯纱股线的制备：以导电长丝为芯丝，外包短纤维制备导电丝包芯纱，再将两根所述导电丝包芯纱捻合形成扭矩平衡的导电丝包芯纱股线；
B2、导电线圈织物的绣制：以耐磨面料为基材，将步骤B1得到的所述导电丝包芯纱股线按预定图案绣缝在所述耐磨面料表面，得到导电线圈织物；所述图案呈一个或多个闭合回路。
3.根据权利要求1所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，其特征在于：在步骤A3中，所述退绕装置包括设于所述前罗拉钳口后方的芯条导辊，所述芯条导辊的后方设有芯条退绕轴，所述芯条退绕轴用于所述磁粉体预聚体S2′卷装的退绕；所述芯条导辊的上侧设有条带退绕轴、静电喷丝装置、静电收集板和引布辊，所述静电喷丝装置与所述静电收集板对应设置形成静电喷丝区，所述引布辊位于所述静电喷丝区的前方，所述条带退绕轴位于所述静电喷丝区的后方，用于所述纤维条带S1卷装的退绕；所述芯条导辊的下侧按照与所述上侧对称的方式设有相同的条带退绕轴、静电喷丝装置、静电收集板和引布辊。
4.根据权利要求1所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，其特征在于：在步骤A3中，所述纳米纤维膜的材质包括但不限于聚酯、聚烯烃、聚酰胺、接枝共聚物中的一种或多种混合。
5.根据权利要求2所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物的生产方法，其特征在于：在步骤B1中，所述导电长丝包括但不限于铜丝、铝丝、银丝、金丝中的一种或多种混合；所述导电长丝的直径为0.01~1mm。
6.一种摆动电磁感应式发电柔性织物，其特征在于，所述摆动电磁感应式发电柔性织物根据权利要求1~5中任一权利要求所述的生产方法生产得到，包括磁性纱织物和导电线圈织物；所述磁性纱织物由高强耐磨经纱与磁性纬纱交织形成，所述磁性纬纱呈芯-鞘结构，由纱鞘紧密缠绕磁性纱芯形成，所述磁性纱芯由复合纤维条带包裹磁性粉体形成，所述纱鞘由高强耐磨纤维紧密包缠形成。
7.根据权利要求6所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物，其特征在于：所述磁性粉体包含但不限于钕铁硼磁粉、钕镍钴磁粉、氧化铁磁粉、二氧化铬磁粉、钴-氧化铁磁粉、金属磁粉中的一种或多种混合。
8.根据权利要求6所述的一种摆动电磁感应式发电柔性织物，其特征在于：所述磁性纱织物中所述磁性粉体的质量百分数为10%~70%，所述磁性粉体的粒径为0.01~500μm。
9.一种权利要求1~5中任一项权利要求所述的生产方法制得的摆动电磁感应式发电柔性织物或权利要求6~8中任一项权利要求所述的摆动电磁感应式发电柔性织物的应用，其特征在于：所述摆动电磁感应式发电柔性织物用于发电上衣或发电裤。
10.根据权利要求9所述的摆动电磁感应式发电柔性织物的应用，其特征在于：所述摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电上衣时，所述磁性纱织物与所述导电线圈织物二者中的任一织物设置于上衣的衣身侧面，另一织物则设置于与所述衣身侧面相对的衣袖内侧；所述摆动电磁感应式发电柔性织物应用于发电裤时，所述磁性纱织物与所述导电线圈织物分别设于两条裤腿的内侧，使所述磁性纱织物与所述导电线圈织物相对设置。
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