具有微纳结构的薄膜的制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机。该方法包括：1）制备图形化模板，在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。本发明专利技术提供的具有微纳结构的薄膜的制备方法可以方便地制造出摩擦发电机，且制造过程简单，成本低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】具有微纳结构的薄膜的制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机。该方法包括：1）制备图形化模板，在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。本专利技术提供的具有微纳结构的薄膜的制备方法可以方便地制造出摩擦发电机，且制造过程简单，成本低。【专利说明】具有微纳结构的薄膜制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机
本专利技术涉及纳米
，尤其涉及一种摩擦发电机的制造方法及制得的摩擦发电机。
技术介绍
采用纳米技术构建的能量收集和转换装置，在自供电纳米系统中起关键作用，由于其环保、节能、自驱动性质而日益受到广泛关注。随着王中林教授研究组研发的压电纳米发电机首次将机械能转换为电能以来，以压电和摩擦电为基础的不同结构和材料的纳米发电机相继问世。 摩擦发电机主要采用聚合物与聚合物(金属)摩擦产生静电荷，进而在电极上产生感应电荷形成电势差，实现发电的一种发电机。 在摩擦发电机的制备中，聚合物薄膜上的微纳结构的制备是非常关键的工艺步骤，也是最困难的制备环节。现有技术中制备聚合物薄膜上的微纳结构有采用微纳加工领域的技术方法，如采用硅基模板做模板的制备工艺，但是其在制备过程中存在不易脱模、不易规模化生产的缺点，而且硅基模板的成本昂贵，重复使用率低，这些问题不利于摩擦发电机的制备及工业化生产。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提出一种具有微纳结构的薄膜的制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机，以实现以简单的工艺制造出摩擦发电机。 根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种具有微纳结构的薄膜的制备方法，包括: I)制备图形化模板 在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成； 2)制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜 在步骤I)制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述高分子薄膜一侧表面上设置的微纳结构为条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述凹槽宽度为500nm至500μπι，深度为500nm至500 μ m,凹槽间距为10nm至10mnin 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤I)中，所述金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称有机玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(Nylon)、聚碳酸酯(PC)或聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS )。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤I)中，通过热压、丝网印刷或涂覆的方法，在金属线基底层一侧表面上设置图形化金属线，形成具有图形化的金属线层。本专利技术所用热压或丝网印刷方法为常规热压或丝网印刷方法，例如采用常规热压或丝网印刷机将金属线热压或将金属浆料或金属粉末(包括合金)丝网印刷到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层，优选所述金属线层部分嵌入金属线基底层的一侧表面上。本专利技术对金属线层嵌入金属线基底层的程度没有特殊要求，只要能够达到牢固、稳定即可。本专利技术所用涂覆方法为常规涂覆方法，可以采用常规电脑程序控制，将金属浆料或金属粉末(包括合金)涂覆或喷涂到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层。本专利技术金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。 当金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，热压温度为150_220°C，聚乙烯时，热压温度为80-120°C ;聚丙烯时，热压温度为140-160°C ;聚苯乙烯时，热压温度为140-1600C ;聚甲基丙烯酸甲酯时，热压温度为80-120°C ;聚氯乙烯和尼龙时，热压温度为80-100°C ;聚碳酸酯时，热压温度为120-140°C ;聚氨酯时，热压温度为140_170°C。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤I)中，所述金属线所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述金属线截面为圆形或矩形。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述金属线截面为圆形时，所述金属线的截面的直径为500nm至500 μ m ;所述金属线之间的间距为10nm至1mm ;或 所述金属线截面为矩形时,所述金属线的截面的高度为500nm至500 μ m,宽度为500nm至500 μ m ;所述金属线之间的间距为10nm至10_。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤I)中，所述图形是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。 前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤2)中，高分子薄膜材料是聚二甲基硅氧烷、酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰氨甲醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。本专利技术形成高分子薄膜所使用的反应单体、固化剂、溶剂、温度等均为本领域常规原料和技术，本领域技术人员容易根据需要形成的高分子薄膜材料的种类，选择适当的固化剂、溶剂、温度等。 根据本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种摩擦发电机，包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，和第二电极层，其中，第一高分子聚合物绝缘层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层进行设置。 前述的摩擦发电机，第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属、合金，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金; 第二电极层所用材料是金属、合金、金属氧化物，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钥、钨或钒；合金可以是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钥合金、铌合金或钽合金，金属氧化物为ITO(铟锡氧化物)。 本专利技术图形化金属线-高分子聚合物是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有微纳结构的薄膜的制备方法，该方法包括：1）制备图形化模板在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵豪，刘贤豪，李建平，孙利佳，王竹，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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