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運用摩擦致電原理開發具PVDF奈米纖維之智慧衣物

為了解決智能恆溫數位恆溫差別的問題，作者黃裕斌 這樣論述：

穿戴式裝置為未來近年可觸及且具強大潛力的產業之一，現在市場上大多的穿戴式電子產品，電力來源主要還是靠電池來供應，很大程度上阻礙了可穿戴電子設備的實用性和可持續性。對於穿戴電子產品應用，機械能是分佈最廣泛和普遍可用的；然而絕大多數這些能源被忽視和浪費，僅是因為沒有可用於高效採伐的技術。本研究以獨立式摩擦致電為基礎開發可將機械能轉為電能之編織狀摩擦致電布，以PVDF奈米纖維與市售尼龍布為摩擦致電層，鋁箔為電極，其中結合靜電紡絲技術生產之PVDF奈米纖維，因表面具有層疊奈米結構特徵，在與其他材料接觸時增加其表面積，使輸出能量也隨之上升。本實驗主要以三種方法檢測編織狀摩擦致電布輸出，第一種實驗方式利

用標準週期性動態量測平台，並結合PDMS於前端壓頭上，施加不同大小之應力與不同觸碰頻率於編織狀摩擦致電布上，模擬人體在活動時動態觸碰智慧衣物的情境，並用靜電計量測所輸出電壓與電流之差別。第二種實驗方式將不同材料貼附於標準週期性動態量測平台前端壓頭之PDMS上，並施加相同應力於編織狀摩擦致電布，量測其輸出之電壓與電流，模擬人體在活動時，觸碰到不同材料之物體所輸出之能量。第三種實驗運用不同電阻負載連接智慧型衣物，施加相同應力於編織狀摩擦致電布，探討於歐姆定律下，編織狀摩擦致電布之最大電功率密度，結果顯示在負載電阻400MΩ時，所輸出之最大電功率密度為0.064mW/m2 。最後實際將編織狀摩擦致電

布與衣服結合，成為智慧衣物收集人體各部位所輸出之機械能轉換成電能，智慧衣物於手掌下拍擊所輸出之電流，最大值可到達約3μA。本實驗已成功利用遠場式離心靜電紡絲技術製作出PVDF奈米纖維，並結合市售尼龍布料製成智慧衣物，能收集人體所輸出之能量，期望為來能實際提供穿戴式裝置之電能。