Resumen
Protective suit for harsh environments made of a fabric containing at least one triboelectric nanogenerator comprising at least one low electronegativity layer and at least one high electronegativity layer, wherein friction between the layers generates voltage pulses whose amplitude and waveform depend on the frequency, speed, acceleration, force, and displacement of said layers, and wherein the fabric further comprises sensors configured to collect the voltage pulses emitted by friction between the high and low electronegativity layers of the triboelectric nanogenerator. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. Traje de protección para ambientes hostiles confeccionado al menos parcialmente con una tela que comprende al menos un nanogenerador triboeléctrico compuesto por una capa de alta electronegatividad que tiene una densidad de carga superior a 200 μC/m<2>y una capa de baja electronegatividad que tiene una densidad de carga inferior a 100 μC/m<2>, con la densidad de carga generada en dinámico y para una presión de 1.6 kPa entre capas menor a 0.35 mC/m<2>, en donde ambas capas están en contacto y donde la fricción entre las capas causada por el movimiento del usuario del traje genera unos pulsos de voltaje, caracterizado porque el traje comprende además unos sensores configurados para recoger los pulsos de voltaje emitidos por el nanogenerador triboeléctrico y enviarlos a sistemas de adquisición de señal, procesamiento y/o comunicaciones. 2. Traje según la reivindicación 1, en el que el nanogenerador triboeléctrico tiene una densidad de carga absoluta no superior a 350 μC/m<2>en dinámico y para una presión de 1.6 kPa entre capas menor a 0.35 mC/m<2>. 3. Traje según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la capa de baja electronegatividad comprende al menos un tejido seleccionado del grupo que consiste en nailon, algodón, PDMS, PLA o PVA modificado con nanohorns o sin modificar, que está impregnado en un material seleccionado entre alcohol polivinílico (PVA), grafeno (gmp), óxido de grafeno (GO) y PANI (ácido 8-aminopiren-1,3,6-trisulfónico (APS) (3-aminopropil)trietoxisilano) anilina) y sus mezclas. 4. Traje según la reivindicación 3, en el que el tejido está impregnado en una de las siguientes combinaciones de materiales: PVA, PVA-gmp 30%, PVA-GO 100%, PVA-PANI GO 15% y PVA-PANI o sus combinaciones, donde los porcentajes indicados se refieren al porcentaje en peso del componente respectivo sobre el peso de la capa. 5. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la capa de alta electronegatividad con densidad de carga σ superior a 200 μC/m<2>para una fuerza superior a 1.6 kPa comprende al menos un tejido seleccionado de nailon, algodón, PDMS, PLA o PVA modificado con nanohorns o sin modificar, que está impregnado en un material seleccionado de fluoruro de polivinilideno (PVDF), polidimetilsiloxano (PDMS), óxido de grafeno (GO) y sus mezclas. 6. Traje según la reivindicación 5, en el que el tejido está impregnado en una de las siguientes combinaciones de materiales: PVDF, PVDF-GO 15%, PDMS o sus combinaciones, donde los porcentajes se refieren al porcentaje en peso del componente respectivo sobre el peso total de la capa. 7. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las combinaciones de materiales que impregnan los tejidos de las capas de alta y baja electronegatividad se seleccionan del grupo que consiste en las siguientes combinaciones: • PVA / PVDF-GO 15%, • PVA-GO 1% / PVDF, • PVA-GO 15% / PVDF-GO 15%, • PVA-GO 100% / PVDF-GO 15%, • PDMS(m) / PVA, • PDMS / PVA-PANI, • PDMS / PVA-PANI-GO 15%, • PDMS / PVA-GO 100%, • PVA+GMP 30% / PDMS. 8. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 anteriores, en el que al menos uno de los tejidos está adicionalmente impregnado con nanopartículas metálicas. 9. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores que recogen los pulsos de voltaje emitidos por el al menos un nanogenerador triboeléctrico son unas láminas metálicas que envuelven las capas del nanogenerador triboeléctrico. 10. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 1-9 anteriores en el que, en campo cercano de frecuencia inferior a 3 GHz, el traje tiene un nivel de apantallamiento bajo que es inferior a 12 dB y un nivel de apantallamiento alto que es superior a 20 dB. 11. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 1-9 anteriores en el que, en campo no cercano de frecuencia comprendida entre 3 y 40 GHz, el traje tiene un nivel de apantallamiento bajo que es inferior a 40 dB y un nivel de apantallamiento alto que es superior a 60 dB. 12. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 10-11 que, cuando el generador triboeléctrico está compuesto de PDMS/PVA+gmp (30%) el traje tiene un nivel de apantallamiento alto, y cuando está compuesto de PVA-PANI-GO 15%/PVDF tiene un nivel de apantallamiento bajo. 13. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el que las láminas metálicas son de Al o Cu, y permiten conseguir un apantallamiento que puede llegar a más de 50 dB para todos los nanogeneradores triboeléctricos y en campo cercano y lejano para las frecuencias de 0.05-40 GHz. 14. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nanogenerador triboeléctrico abarca una o más zonas específicas del traje ubicadas cerca de áreas del cuerpo del usuario que se desean monitorizar. 15. Traje según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 anteriores, en el que el nanogenerador triboeléctrico abarca todo el traje. 16. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además al menos un material retardante de llama. 17. Traje según la reivindicación 17 en el que el material retardante de llama es un compuesto fosforado. 18. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende sistemas de comunicación con los sistemas de adquisición de señal, procesamiento y/o comunicaciones, que son inalámbricos y utilizan protocolos bluetooth, Wifi o LoRA. 19. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pulsos de voltaje generados por la fricción entre las capas tienen una amplitud y forma de onda que dependen de la frecuencia, velocidad, aceleración, fuerza y desplazamiento relativo de dichas capas, lo que permite calcular el estado de posición y movimiento del usuario del traje o de partes del mismo. 20. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un nanogenerador triboeléctrico está configurado para actuar a modo de disparador de señal cuando se le ejerce presión, de modo que el usuario puede enviar una señal de aviso al presionarlo. 21. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un nanogenerador triboeléctrico está configurado para actuar como sensor de temperatura mediante la medición de la amplitud mecánica de la señal generada por la fricción entre las capas del nanogenerador triboeléctrico comparada con la señal generada por otro sensor que sirve de referencia. 22. Traje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que es un traje espacial, un traje para uso en instalaciones nucleares o un traje preparado para amenazas nucleares, biológicas y químicas (NBQ).
