本發明屬于傳感器領域，具體涉及一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法。
背景技術：
1、可穿戴電子器件在健康監測、人機交互、運動評估與康復輔助等場景中需求持續增長。但現有系統多依賴可充電電池供能，存在續航受限、體積重量增加、需要頻繁充電維護等問題，影響貼膚舒適性與連續監測的可行性。自供能生物力學傳感器作為無源感知方案，能夠在無外部電源條件下將壓力、拉伸、彎折、剪切與觸覺等機械刺激直接轉化為電信號，同時可利用人體運動過程中的能量實現局部能量補償，從而支持低功耗、長期在線的信號采集與事件識別。其輸出的幅值、頻率與波形特征可與刺激強度、節律和接觸方式建立映射關系，適用于步態與姿態監測、關節活動評估、觸控指令輸入與交互反饋等應用。現有自供能器件的實現途徑包括壓電、熱電與摩擦起電等，其中基于摩擦起電與靜電感應的方案結構相對簡單但對界面狀態敏感。在反復形變、摩擦磨損或局部損傷后，器件易出現輸出衰減與信號漂移，且溫度波動會改變材料力學與界面電荷行為，導致重復性下降并限制寬溫域應用。現有材料體系往往難以同時兼顧柔韌性、耐磨性與損傷自修復，且在低溫與高溫環境下容易發生硬化、脆裂或界面電荷快速衰減，導致長期使用壽命不足。因此亟需一種兼具自愈合能力與寬溫域適應性的自供能生物力學傳感器及其制備方法，以提高長期循環工況下的穩定性與可靠性，并提升信號一致性。
技術實現思路
1、有鑒于此，本發明提供一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法。本發明具體提供了如下的技術方案：
2、1、一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，步驟為：
3、1）制備fct復合氣凝膠，具體步驟為：
4、a）向殼聚糖的乙酸溶液中加入魚明膠，混合成復合膠體，殼聚糖和魚明膠的質量比為1：2；
5、b）向上述復合膠體中二維ti3c2tx材料，加入量為殼聚糖質量的1%～20%，室溫下攪拌均勻；
6、c）將上述混合溶液于-75?~?-85?℃條件下固化11?~?12?h，冷凍干燥，得到fct復合氣凝膠；
7、2）將步驟1）得到的fct復合氣凝膠作為正摩擦層制備摩擦納米發電機。
8、進一步，步驟b）所述的加入量為殼聚糖質量的4%。
9、進一步，步驟2）具體為：將fct復合氣凝膠組裝于氧化銦錫導電薄膜基底表面，并以銅導線作為信號引出口，將聚二甲基硅氧烷薄膜組裝于鋁箔或鋁片表面，以銅導線作為信號引出口，將所述兩電極分別引出并構建完整的雙電極導電通路，得到基于fct氣凝膠與聚二甲基硅氧烷薄膜的摩擦納米發電機。
10、進一步，所述的聚二甲基硅氧烷薄膜的制備方法為:取聚二甲基硅氧烷基膠與聚二甲基硅氧烷固化劑按質量比10比1混合，充分攪拌至均勻后靜置脫泡，直至體系無明顯氣泡，將脫泡后的聚二甲基硅氧烷混合液分別均勻涂覆于光滑培養皿底部，將涂覆后的培養皿置于80℃條件下進行熱固化2?h，使聚二甲基硅氧烷完全交聯，固化完成后冷卻至室溫，從基底剝離獲得聚二甲基硅氧烷薄膜。
11、進一步，步驟1）所述的二維ti3c2tx材料的制備方法為：鹽酸溶液中加入氟化鋰lif，攪拌使其充分溶解，加入鈦碳化鋁ti3alc2，在35?℃條件下攪拌反應24?h，結束后，將反應產物離心，用去離子水反復洗滌，直至洗滌液ph接近中性，將洗滌后的沉淀置于氬氣氛圍下超聲剝離，將超聲后的溶液離心，收集上清液并冷凍干燥，得到二維ti3c2tx材料。
12、進一步，所述的鹽酸溶液的濃度為9?mol/l。
13、進一步，所述的lif和ti3alc2的質量比為1：1。
14、本發明的有益效果在于：本發明采用hcl與lif構建液相蝕刻體系，對ti3alc2進行刻蝕并獲得二維ti3c2tx材料。將魚明膠與殼聚糖形成復合基質并引入ti3c2tx，經冷凍固化與冷凍干燥制備得到fg/cs/ti3c2tx三元復合氣凝膠，記為fct復合氣凝膠。將所述fct復合氣凝膠用作摩擦納米發電機的正摩擦層，可在外界機械刺激下產生穩定電輸出，并用于構建自供電生物力學傳感器。所述fct復合氣凝膠作為正摩擦層的摩擦納米發電機開路電壓高達155.8?v、峰值功率密度可達714.69?mw/m2。器件在發生機械損傷后可在微量去離子水輔助下實現自愈合，并恢復穩定電學輸出。同時器件在?80?℃至60?℃的溫度范圍內保持電學性能穩定。基于不同壓力作用下電輸出的差異，所構建的自供電生物力學傳感器可實現指端敲擊識別、步態識別、語音識別與呼吸監測等自供電感知應用。
1.一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，步驟為：
2.根據權利要求1所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，步驟b）所述的加入量為殼聚糖質量的4%。
3.根據權利要求1所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，步驟2）具體為：將fct復合氣凝膠組裝于氧化銦錫導電薄膜基底表面，并以銅導線作為信號引出口，將聚二甲基硅氧烷薄膜組裝于鋁箔或鋁片表面，以銅導線作為信號引出口，將所述兩電極分別引出并構建完整的雙電極導電通路，得到基于fct氣凝膠與聚二甲基硅氧烷薄膜的摩擦納米發電機。
4.根據權利要求3所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，所述的聚二甲基硅氧烷薄膜的制備方法為:取聚二甲基硅氧烷基膠與聚二甲基硅氧烷固化劑按質量比10比1混合，充分攪拌至均勻后靜置脫泡，直至體系無明顯氣泡，將脫泡后的聚二甲基硅氧烷混合液分別均勻涂覆于光滑培養皿底部，將涂覆后的培養皿置于80℃條件下進行熱固化2?h，使聚二甲基硅氧烷完全交聯，固化完成后冷卻至室溫，從基底剝離獲得聚二甲基硅氧烷薄膜。
5.根據權利要求1所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，步驟1）所述的二維ti3c2tx材料的制備方法為：鹽酸溶液中加入氟化鋰lif，攪拌使其充分溶解，加入鈦碳化鋁ti3alc2，在35?℃條件下攪拌反應24?h，結束后，將反應產物離心，用去離子水反復洗滌，直至洗滌液ph接近中性，將洗滌后的沉淀置于氬氣氛圍下超聲剝離，將超聲后的溶液離心，收集上清液并冷凍干燥，得到二維ti3c2tx材料。
6.根據權利要求5所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于，所述的鹽酸溶液的濃度為9?mol/l。
7.根據權利要求4所述的一種自愈合寬溫域摩擦納米發電機型自供電生物力學傳感器的制備方法，其特征在于：所述的lif和ti3alc2的質量比為1：1。