技术领域
[0001] 本
发明涉及穿戴式设备自供电技术领域，尤其涉及一种穿戴式
石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布。
背景技术
[0002] 近年来，可穿戴设备的市场规模急剧扩大，产品应用
覆盖包括医疗、健康监测、健身、娱乐、工业、军事等领域，对我们的生活、
感知带来巨大转变，但其发展也面临许多技术问题，如：
电能持续提供时间仍然是可穿戴设备最大的痛点，目前市场上性能较好可穿戴设备的电能持续提供时间仅仅可以达到3～5天，但大部分产品要求用户“一日一充”，这无疑给用户带来极大不便。目前可穿戴设备
电池技术的发展远远跟不上其他技术的脚步，而可穿戴设备作为可随身携带的
电子产品，其
能源及储存装置的重要性不言而喻。
[0003] 近年来，驻极体在机电
能量转化领域的应用得到了广泛的重视，相关技术的发展十分迅速，得益于其具有突出的优点，有机驻极体材料特别适用于柔性可穿戴电子器件领域，可用来制备
机电换能器件来收集人体活动产生的机械能。驻极体发
电机利用驻极体在电容之间产生原始
电压差，能够存储着一定电荷量。驻极体发电机存储电荷量的电容在振动激励下，能够产生相对位移，并实现电荷的流动，即通过改变电容将振
动能产生成电能，这种发电机的优点是无需外加电源。当前，超级电容器发展较快。超级电容器具有寿命长、高功率
密度等特点，在现有的穿戴设备储能装置中具有极大的应用潜
力。
[0004] 当前可穿戴设备还处于初步发展阶段，其设计、功能和能量管理等方面还有系列技术问题有待解决，如：如何解决可穿戴电子设备的自供电问题，如何进一步提高柔性驻极体发电的效率，如何将柔性驻极体发电机应用到可穿戴的
棉布中，如何将超级电容器应用到可穿戴的棉布中，如何将柔性驻极体发电机与超级电容器相结合一体化并应用于可穿戴的棉布中等。可穿戴设备发展过程中面临的这些系列技术问题极待解决。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，通过柔性
整流器件能够对石墨烯超级电容存储自发电电能或对穿戴设备输出自发电电能。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，所述穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布包括：驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线；所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线包括：驻极体自发电部分、石墨烯超级电容储能部分、柔性整流器件；所述驻极体自发电部分位于石墨烯超级电容储能部分的外侧，二者通过所述柔性整流器件相连接，构成整流
电路；由所述驻极体自发电部分产生的发电电能，通过所述柔性整流器件存储于所述石墨烯超级电容储能部分中或向穿戴设备输出发电电能；两股或两股以上的驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线采用相互绞合的编织方式，以形成一个具有双螺旋结构的驻极体自发电器件。
[0007] 进一步地，所述驻极体自发电部分包括：微纳米多孔
纤维驻极体、微纳米图案弹性间隔层、上
电极层、上电极层
引出电极、绝缘棉层、第一石墨烯/棉布复合织物层、下电极与集
流体公共层、下电极与集流体公共层引出电极；所述驻极体自发电部分与石墨烯超级电容储能部分通过所述下电极与集流体公共层相连接；所述下电极与集流体公共层和下电极与集流体公共层引出电极相连接；所述下电极与集流体公共层的外层为微纳米图案弹性间隔层；所述微纳米图案弹性间隔层的外层为微纳米多孔纤维驻极体层；所述微纳米多孔纤维驻极体层的外层为上电极层；所述微纳米多孔纤维驻极体连接所述上电极层；所述上电极层与上电极层引出电极相连接；所述上电极层的外层为第一石墨烯/棉布复合织物层；所述第一石墨烯/棉布复合织物层的外层为绝缘棉层。
[0008] 进一步地，所述石墨烯超级电容储能部分包括：第二石墨烯/棉布复合织物层、隔膜层、第三石墨烯/棉布复合织物层、集流体芯、集流体芯引出电极；所述集流体芯与集流体芯引出电极相连接；所述集流体芯的外层为已浸入
电解质的第三石墨烯/棉布复合织物层；已浸入
电解质的所述第三石墨烯/棉布复合织物层的外层为隔膜层；所述隔膜层的外层为已浸入电解质的第二石墨烯/棉布复合织物层；已浸入电解质的所述第二石墨烯/棉布复合织物层与下电极与集流体公共层相连接；所述驻极体自发电部分的上电极层引出电极、下电极与集流体公共层引出电极通过所述柔性整流器件与所述石墨烯超级电容储能部分的集流体芯引出电极相连接；所述石墨烯超级电容储能部分、驻极体自发电部分和柔性整流器件共同构成驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的一体化结构。
[0009] 进一步地，所述微纳米多孔纤维驻极体包括：聚丙烯或聚丙烯共聚物微
纳米纤维多孔膜驻极体、聚
碳酸酯微纳米纤维多孔膜驻极体、氯化聚氯乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚四氟乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、含氟
聚合物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚苯乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚偏氟乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚二甲基
硅氧烷微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酰亚胺微纳米纤维多孔膜驻极体、氟化乙丙烯共聚物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乳酸微纳米纤维多孔膜驻极体、有机/无机复合微纳米纤维多孔膜驻极体、
核壳结构复合材料微纳米纤维多孔膜驻极体中的一种或几种。
[0010] 进一步地，所述下电极与集流体公共层、上电极层、集流体芯均由下列材料中的一种或几种制成：三维石墨烯、石墨烯/棉布复合织物、石墨烯/
纤维素纤维复合织物、碳
纳米管/棉布复合织物、
碳纳米管/纤维素纤维复合织物、
泡沫镍、泡沫
铜、泡沫
铝、泡沫金、泡沫
银；其中，三维石墨烯包括：三维多孔石墨烯骨架、三维多孔氧化石墨烯组装体、三维多孔石墨烯组装纳米导电颗粒复合材料、三维多孔石墨烯海绵、三维多孔石墨烯
水凝胶、三维多孔石墨烯气凝胶、三维多孔石墨烯泡沫。
[0011] 本发明采用的另一种方案：一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，所述穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布包括：驻极体自发电与超级电容储能分体型复合石墨烯棉线；所述驻极体自发电与超级电容储能分体型复合石墨烯棉线包括：驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线、驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线和柔性整流器件；由所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线产生的发电电能，通过所述柔性整流器件存储于所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线中或向穿戴设备输出发电电能；所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线和驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线采用相互绞合的编织方式，以形成一个具有双螺旋结构的驻极体自发电器件，并构成穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布。
[0012] 进一步地，所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线包括：第一石墨烯/棉布复合织物层、上电极层、上电极层引出电极、微纳米多孔纤维驻极体；所述第一石墨烯/棉布复合织物层作为基底
支撑弹性芯，其外层为上电极层；所述上电极层与上电极层引出电极相连接；所述上电极层的外层为微纳米多孔纤维驻极体；所述微纳米多孔纤维驻极体在加工处理过程中已和上电极层相连接；所述微纳米多孔纤维驻极体为最外层。
[0013] 进一步地，所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线包括：所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线包括：集流体芯、集流体芯引出电极、第三石墨烯/棉布复合织物层、隔膜层、下电极与集流体公共层、下电极与集流体公共层引出电极；所述集流体芯与集流体芯引出电极相连接；所述集流体芯的外层为第三石墨烯/棉布复合织物层；所述第三石墨烯/棉布复合织物层在装配前已经浸入电解质；所述第三石墨烯/棉布复合织物层的外层为隔膜层；所述隔膜层的外层为第二石墨烯/棉布复合织物层；所述第二石墨烯/棉布复合织物层的外层为下电极与集流体公共层；所述下电极与集流体公共层和下电极与集流体公共层引出电极相连接；所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线中的上电极层引出电极通过柔性整流器件与所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线中的集流体芯引出电极、下电极与集流体公共层引出电极为相连接，并构成整流电路。
[0014] 进一步地，所述微纳米多孔纤维驻极体包括：聚丙烯或聚丙烯共聚物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚碳酸酯微纳米纤维多孔膜驻极体、氯化聚氯乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚四氟乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、含氟聚合物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚苯乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚偏氟乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚二甲基硅氧烷微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酰亚胺微纳米纤维多孔膜驻极体、氟化乙丙烯共聚物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乳酸微纳米纤维多孔膜驻极体、有机/无机复合微纳米纤维多孔膜驻极体、核壳结构复合材料微纳米纤维多孔膜驻极体中的一种或几种。
[0015] 进一步地，所述下电极与集流体公共层、上电极层、集流体芯均由下列材料中的一种或几种制成：三维石墨烯、石墨烯/棉布复合织物、石墨烯/纤维素纤维复合织物、碳纳米管/棉布复合织物、碳纳米管/纤维素纤维复合织物、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫金、泡沫银；其中，三维石墨烯包括：三维多孔石墨烯骨架、三维多孔氧化石墨烯组装体、三维多孔石墨烯复合材料、三维多孔石墨烯海绵、三维多孔石墨烯水凝胶、三维多孔石墨烯气凝胶、三维多孔石墨烯泡沫。
[0016] 本发明的
实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0017] (1)本发明的穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，采用了下电极与集流体公共层，将驻极体自发电部分与石墨烯超级电容储能部分紧密相连接形成新型紧密结构，将驻极体自发电部分、石墨烯超级电容储能部分和柔性整流器件，共同构成驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的一体化结构；驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线，采用两股或多股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式，构成石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，并能够通过柔性整流器件对石墨烯超级电容存储自发电电能，也能够对穿戴设备输出自发电电能；
[0018] (2)本发明的穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，采用了两股或多股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式，构成在相互绞合编织、相互缠绕驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线中，形成了一个具有双螺旋结构的驻极体自发电器件，缠绕圈数及两条复合石墨烯棉线之间的间距可以在加工制作过程调控，并采用棉线将器件两端固定形成系列拱形柔性驻极体发电机的特殊结构；当石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布受到人体身体的按压和抖动过程时，能够产生自发电并可以方便地为穿戴设备提供电能；
[0019] (3)本发明采用了微纳米图案弹性间隔层结构，与微纳米多孔纤维驻极体和下电极与集流体公共层能够产生协同效应；当人体运动或抖动时则会导致驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线中微纳米多孔纤维驻极体与下电极与集流体公共层的空气间隙厚度发生瞬间变化，从而导致上电极和下电极中的感应电荷重新分布，两电极间的电势平衡遭到破坏，诱导电子在外部电路中来回流动，通过柔性整流器件将机械能转
化成电能；
[0020] (4)本发明采用了微纳米多孔纤维驻极体结构，孔洞中表面积较大，存储电荷能力及储电
稳定性增强，因此石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力都显著提高；
[0021] (5)本发明在上电极、下电极与集流体中采用三维石墨烯材料，并结合采用石墨烯/棉布复合织物层，充分利用石墨烯导电优良性能，显著优化并提高了石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力。
附图说明
[0022] 图1是本发明的驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的层状结构示意图；
[0023] 图2是本发明的驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的结构示意图；
[0024] 图3是本发明的双股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式示意图；
[0025] 图4是本发明的驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线的层状结构示意图；
[0026] 图5是本发明的驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线的层状结构示意图；
[0027] 图6是本发明的驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线的结构示意图；
[0028] 图7是本发明的驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线的结构示意图；
[0029] 图8是本发明的驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线与驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线相互绞合编织方式示意图。
[0030] 图中：1-驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线，2-驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线，3-驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线，4-柔性整流器件，5-微纳米多孔纤维驻极体，6-微纳米图案弹性间隔层，7-上电极层，8-上电极层引出电极，9-下电极与集流体公共层，10-绝缘棉层，11-第一石墨烯/棉布复合织物层，12-隔膜层，13-集流体芯，14-集流体芯引出电极，15-下电极与集流体公共层引出电极，16-第二石墨烯/棉布复合织物层，17-第三石墨烯/棉布复合织物层，101-驻极体自发电部分，
102-石墨烯超级电容储能部分。
具体实施方式
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
[0032] 实施例一
[0033] 本发明的实施例一提供了一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，为石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，所述石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布由驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1构成。如图1所示的是所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1的层状结构示意图，所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1包括驻极体自发电部分101、石墨烯超级电容储能部分102和柔性整流器件4。所述驻极体自发电部分101位于石墨烯超级电容储能部分102的外侧，二者通过所述柔性整流器件4相连接，构成整流电路；由所述驻极体自发电部分101产生的发电电能，通过所述柔性整流器件4存储于所述石墨烯超级电容储能部分102中或向穿戴设备输出发电电能。
[0034] 所述驻极体自发电部分101包括：微纳米多孔纤维驻极体5、微纳米图案弹性间隔层6、上电极层7、上电极层引出电极8、绝缘棉层10和第一石墨烯/棉布复合织物层11、下电极与集流体公共层9、下电极与集流体公共层引出电极15；所述石墨烯超级电容储能部分102包括：第二石墨烯/棉布复合织物层16、隔膜层12、第三石墨烯/棉布复合织物层17、集流体芯13和集流体芯引出电极14；所述驻极体自发电部分101与所述石墨烯超级电容储能部分102通过所述下电极与集流体公共层9紧密相连接而形成紧密结构。
[0035] 如图2所示的所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1的结构示意图，所述驻极体自发电部分101的上电极层引出电极8和下电极与集流体公共层引出电极15通过所述柔性整流器件4与所述石墨烯超级电容储能部分102的集流体芯引出电极14相连接，构成整流电路。所述驻极体自发电部分101、石墨烯超级电容储能部分102和柔性整流器件4，共同构成所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1的一体化复合结构。
[0036] 所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1的结构及构成顺序为：所述集流体芯13与集流体芯引出电极14相连接；所述集流体芯13的外层为已浸入电解质的第三石墨烯/棉布复合织物层17；所述第三石墨烯/棉布复合织物层17的外层为隔膜层12；所述隔膜层12的外层为已浸入电解质的第二石墨烯/棉布复合织物层16；已浸入电解质的所述第二石墨烯/棉布复合织物层16的外层为下电极与集流体公共层9；所述下电极与集流体公共层9在加工处理过程中已和下电极与集流体公共层引出电极15相连接；所述下电极与集流体公共层9的外层为微纳米图案弹性间隔层6；所述微纳米图案弹性间隔层6的外层为微纳米多孔纤维驻极体层5；所述微纳米多孔纤维驻极体层5的外层为上电极层7；所述微纳米多孔纤维驻极体5在加工处理过程中已和上电级层7紧密相连接；所述上电级层7与上电级层引出电极8相连接；所述上电级层7的外层为第一石墨烯/棉布复合织物层11；所述第一石墨烯/棉布复合织物层11的外层为绝缘棉层10。
[0037] 如图3所示的双股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式示意图，采用的是双股或两股以上的驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1相互绞合编织方式，并构成石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，并通过所述柔性整流器件4对石墨烯超级电容存储自发电电能或对穿戴设备输出自发电电能。
[0038] 所述微纳米多孔纤维驻极体5包括但不限于：聚丙烯或聚丙烯共聚物微纳米纤维多孔膜驻极体、聚碳酸酯微纳米纤维多孔膜驻极体(或掺入电气石粉)、氯化聚氯乙烯(CPVC)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚四氟乙烯(PTFE)微纳米纤维多孔膜驻极体、含氟聚合物(CYTOP)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酯(PET)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚苯乙烯微纳米纤维多孔膜驻极体、聚偏氟乙烯(PVDF)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚酰亚胺(PI)微纳米纤维多孔膜驻极体、氟化乙丙烯共聚物(FEP)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乙烯(PE)微纳米纤维多孔膜驻极体、聚乳酸微纳米纤维多孔膜驻极体、有机/无机复合微纳米纤维多孔膜驻极体、核壳结构复合材料微纳米纤维多孔膜驻极体。所述下电极与集流体公共层9、上电极层7、集流体芯13的制作材料均包括但不限于：三维石墨烯、石墨烯/棉布复合织物、石墨烯/纤维素纤维复合织物、碳纳米管/棉布复合织物、碳纳米管/纤维素纤维复合织物、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫金、泡沫银；其中，三维石墨烯包括但不限于：三维多孔石墨烯骨架、三维多孔氧化石墨烯组装体、三维多孔石墨烯组装纳米导电颗粒复合材料、三维多孔石墨烯海绵、三维多孔石墨烯水凝胶、三维多孔石墨烯气凝胶、三维多孔石墨烯泡沫。
[0039] 本实施例一中，优选的，所述微纳米多孔纤维驻极体5采用聚酯(PET)微纳米纤维多孔膜驻极体，所述下电极与集流体公共层9、上电极层7、集流体芯13均由三维石墨烯制成。
[0040] 本发明的实施例一中一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布的工作过程如下：
[0041] 将两股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1采用相互绞合的编织方式，构成石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布。在相互绞合编织、相互缠绕驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1中，形成具有双螺旋结构的驻极体自发电器件，缠绕圈数及两条复合石墨烯棉线之间的间距可以在加工制造时调控，并采用棉线将具有双螺旋结构的驻极体自发电器件的两端固定形成系列拱形柔性驻极体发电机结构；当人们采用穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布做的服饰进行工作或运动时，当石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布受到人体身体的按压和抖动过程时，在所述微纳米图案弹性间隔层6协同作用下，则会导致所述驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线1中的微纳米多孔纤维驻极体5与下电极与集流体公共层9的空气间隙厚度发生瞬间变化，从而导致所述上电极层7和下电极与集流体公共层9中的感应电荷重新分布，两电极间的电势平衡遭到破坏，诱导电子在外部电路中来回流动，通过所述柔性整流器件4将机械能转化成电能，并能够将所述驻极体自发电部分101产生的发电电能存储在所述石墨烯超级电容储能部分102中，也能够对穿戴设备提供自发电电能。由于采用了所述微纳米多孔纤维驻极体5的结构，孔洞中表面积较大，存储电荷能力及储电稳定性增强，因此石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力都显著提高。
[0042] 实施例二
[0043] 如图4-7所示，本发明的实施例二提供了一种穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，为分体型石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，并采用驻极体自发电与超级电容储能分体型复合石墨烯棉线，包括：驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2(见图4)、驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3(见图5)和柔性整流器件4。所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2与驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3通过所述柔性整流器件4相连接，构成整流电路；由所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2产生的发电电能，通过所述柔性整流器件4存储于所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3中或向穿戴设备输出发电电能。
[0044] 所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2包括所述第一石墨烯/棉布复合织物层11、上电极层7、上电极层引出电极8与微纳米多孔纤维驻极体5；所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3包括集流体芯13、集流体芯引出电极14、第三石墨烯/棉布复合织物层17、隔膜层12、第二石墨烯/棉布复合织物层16、下电极与集流体公共层9、下电极与集流体公共层引出电极15。
[0045] 如图6所示的所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2的结构示意图，所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2的结构及构成顺序为：所述第一石墨烯/棉布复合织物层11作为基底支撑弹性芯，其外层为所述上电极层7；所述上电极层7与上电极层引出电极8相连接；所述上电极层7的外层为微纳米多孔纤维驻极体5；所述微纳米多孔纤维驻极体5在加工处理过程中已和所述上电极层7紧密相连接；所述微纳米多孔纤维驻极体5为最外层；所述微纳米多孔纤维驻极体5、上电极层7、上电极层引出电极8和第一石墨烯/棉布复合织物层11共同构成驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2的结构。
[0046] 如图7所示的所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3的结构示意图，所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3的结构及构成顺序为：所述集流体芯13与集流体芯引出电极14相连接；所述集流体芯13的外层为第三石墨烯/棉布复合织物层17；所述第三石墨烯/棉布复合织物层17在装配前已经浸入电解质；所述第三石墨烯/棉布复合织物层17的外层为所述隔膜层12；所述隔膜层12的外层为第二石墨烯/棉布复合织物层16；所述石墨烯/棉布复合织物层16的外层为所述下电极与集流体公共层9；所述下电极与集流体公共层9在加工处理过程中已和所述下电极与集流体公共层引出电极15相连接；所述下电极与集流体公共层9、下电极与集流体公共层引出电极为15、第二石墨烯/棉布复合织物层16、隔膜层12、第三石墨烯/棉布复合织物层17、集流体芯13与集流体芯引出电极14共同构成所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3的结构。
[0047] 所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2中的上电极层引出电极8，通过所述柔性整流器件4与所述驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3中的集流体芯引出电极14、下电极与集流体公共层引出电极15相连接，并构成整流电路。所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2、驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3通过相互绞合编织方式(见图8)，并与所述柔性整流器件4共同形成分体型石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，通过所述柔性整流器件4对石墨烯超级电容存储自发电电能或对穿戴设备输出自发电电能。
[0048] 本实施例二中，优选的，所述微纳米多孔纤维驻极体5采用含氟聚合物(CYTOP)微纳米纤维多孔膜驻极体；所述下电极与集流体公共层9、上电极层7、集流体芯13均由泡沫铜制成。
[0049] 本实施例二中的穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布，采用石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能分体复合石墨烯棉线的工作过程如下：
[0050] 采用所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2与驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3相互绞合的编织方式(见图8)。在相互绞合编织、相互缠绕中，形成了一个具有双螺旋结构的驻极体自发电器件，缠绕圈数及两股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的间距可以在加工制作过程调控，并采用棉线将具有双螺旋结构的驻极体自发电器件的两端固定形成了系列拱形柔性驻极体发电机结构；当人们采用穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布做的服饰进行工作或运动时，当分体型石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布受到人体身体的按压和抖动过程时，所述驻极体自发电与超级电容储能A型复合石墨烯棉线2外层的微纳米多孔纤维驻极体5与驻极体自发电与超级电容储能B型复合石墨烯棉线3外层的下电极与集流体公共层9的空气间隙厚度发生变化，从而导致上电极层7和下电极与集流体公共层15中的感应电荷重新分布，两电极间的电势平衡遭到破坏，诱导电子在外部电路中来回流动，通过所述柔性整流器件4将机械能转化成电能。穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容一体化编织布产生的发电电能，能够存储在石墨烯超级电容中，也可以将自发电电能提供给穿戴设备。由于采用了微纳米多孔纤维驻极体5的结构，孔洞中表面积较大，存储电荷能力及储电稳定性增强，因此分体石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力都显著提高。
[0051] 本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0052] (1)本发明的穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，采用了下电极与集流体公共层，将驻极体自发电部分与石墨烯超级电容储能部分紧密相连接形成新型紧密结构，将驻极体自发电部分、石墨烯超级电容储能部分和柔性整流器件，共同构成驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线的一体化结构；驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线，采用两股或多股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式，构成石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，并能够通过柔性整流器件对石墨烯超级电容存储自发电电能，也能够对穿戴设备输出自发电电能；
[0053] (2)本发明的穿戴式石墨烯型驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布，采用了两股或多股驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线相互绞合编织方式，构成在相互绞合编织、相互缠绕驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线中，形成了一个具有双螺旋结构的驻极体自发电器件，缠绕圈数及两条复合石墨烯棉线之间的间距可以在加工制作过程调控，并采用棉线将器件两端固定形成系列拱形柔性驻极体发电机的特殊结构；当石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布受到人体身体的按压和抖动过程时，能够产生自发电并可以方便地为穿戴设备提供电能；
[0054] (3)本发明采用了微纳米图案弹性间隔层结构，与微纳米多孔纤维驻极体和下电极与集流体公共层能够产生协同效应；当人体运动或抖动时则会导致驻极体自发电与超级电容储能复合石墨烯棉线中微纳米多孔纤维驻极体与下电极与集流体公共层的空气间隙厚度发生瞬间变化，从而导致上电极和下电极中的感应电荷重新分布，两电极间的电势平衡遭到破坏，诱导电子在外部电路中来回流动，通过柔性整流器件将机械能转化成电能；
[0055] (4)本发明采用了微纳米多孔纤维驻极体结构，孔洞中表面积较大，存储电荷能力及储电稳定性增强，因此石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力都显著提高；
[0056] (5)本发明在上电极、下电极与集流体中采用三维石墨烯材料，并结合采用石墨烯/棉布复合织物层，充分利用石墨烯导电优良性能，显著优化并提高了石墨烯复合棉线式驻极体自发电与超级电容储能一体化编织布的自发电效率与储电能力。
[0057] 在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0058] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
