本发明专利技术提供一种居间薄膜的制备方法、居间薄膜及其纳米发电机。本发明专利技术直接采用金属网格模板制备纳米发电机居间薄膜，避免了采用刻蚀硅片作为模板，所述带有金属网格的薄膜模板无需进行刻蚀，制备过程简单，进而简化了居间薄膜的制备工艺，且制备过程简单易行。另外，所述金属网格模版中的金属网格的结构和尺寸容易控制，且成型容易控制；且金属网格作为模板可以重复利用；同时，由于金属网格具有导电性，还可以作为纳米发电机的电极使用，从而简化现有技术中需要重新配置电极的工序。本发明专利技术提供了一种居间薄膜，该薄膜能够放大，批量化生产；还提供了一种上述居间薄膜制备的纳米发电机，该发电机具有较高的输出电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种居间薄膜的制备方法，以及根据制备方法得到的居间薄膜和使用该居间薄膜的纳米发电机。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，各种电子产品不断出现，为其提供电源的可充电电池也在急速的更新换代。但是随着纳米传感器系统的出现及其应用领域的扩展，在微纳系统应用领域，特别是针对环境系统或人体系统的持续探测系统，缺乏持续供电装置。纳米发电装置以其独特的自发电和自驱动性质，可以在纳米器件或纳米系统装置中起到关键性的作用，越来越受到研宄人员的关注。2006年，美国佐治亚理工学院的王中林教授首次成功设计出压电纳米发电机，为纳米领域供电装置的研发开拓了思路。之后，随着各国科研人员的不断钻研以压电效应、摩擦效应为基础的纳米发电装置相继研制成功。以摩擦效应为基础研制出的纳米发电机，包括第一电极层、居间摩擦层和第二电极层。申请号为201210160542.6的中国专利技术专利文献公开了一种摩擦发电机，该摩擦发电机居间薄膜具有微纳凹凸花纹，研宄表明居间薄膜具有微纳凹凸花纹，其组装的纳米摩擦发电机输出电压和输出电流明显高于没有微结构的居间薄膜组装的纳米发电机。该专利文献公开了一种居间薄膜的制备方法，其步骤为首先制作图形化的硅模板，使用光刻的方法在表面做出规则图形，通过湿刻的工艺进行各向异性刻蚀，刻出凹型的四棱锥陈列结构；通过干刻的工艺进行各向同性刻蚀出凹形的立方体阵列结构；刻好的模板在丙酮和异丙醇中清洗干净，在三甲基氯硅烷的气氛环境进行硅烷化处理。现有技术使用高分子聚合物涂布工艺制备居间薄膜，方法为在基材上涂布高分子聚合物。高分子聚合物的涂布工艺为:首先将高聚物前驱体和固化剂按照比例混合均匀。然后将混合物涂覆于上述制备的硅模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将硅表面多余的混合物去掉，形成一层薄薄的高分子液态膜。将整个模板在85°C环境下固化lh，之后一层均匀的具有特定微结构陈列的高分子膜就能从模板上剥离，得到居间薄膜。该方法制作居间薄膜时需采用硅模版，硅模板制作工艺复杂，成本昂贵，导致居间薄膜的制备工艺复杂，不适于规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述已有技术存在的问题，提供一种纳米发电机居间薄膜的制备方法，该方法工艺简单，能够适应规模化的生产。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供这种纳米发电机用居间薄膜，该薄膜能够放大、批量化生产。本专利技术还要解决的第三个技术问题是提供一种纳米发电机，该发电机具有较高的输出电压。解决上述问题所采用的技术方案为: 一种纳米发动机用居间薄膜的制备方法，包括以下步骤: a)、在基材薄膜上制备金属网格，用无水乙醇或丙酮清洗，得到孔径10-100微米，网线高度2-10微米、网线宽度10-40微米的金属网格模板； B、在金属网格模板上，涂一层由高分子聚合物和固化剂组成的混合物； C)、在60~100°C下，固化20~60分钟； D、剥离；得到居间薄膜。所述高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种； 所述固化剂为硅烷偶联剂； 所述高分子聚合物和固化剂的质量比为100:1-100:20。上述制备方法，所述金属网格通过卤化银曝光显影的办法制备。上述制备方法，所述金属网格含有50~100%银。上述制备方法，所述金属网格横截面为圆形、正方形、长方形、六角形、三角形。上述制备方法，所述高分子聚合物和固化剂的质量比为100:5~100:10。上述制备方法，所述金属网格电阻为150±50ι?Ω / 口。一种居间薄膜，所述居间薄膜包括本体和凸起部分，居间薄膜的总厚度为50-500微米。一种纳米发电机，所述纳米发电机包含上述方法制得的居间薄膜。上述纳米发电机，所述纳米发电机还包含金属网格电极。上述纳米发电机，所述纳米发电机依次设置第一电极层、居间薄膜、第二电极层和支撑层，所述第二电极为金属网格模板。有益效果: 1.本专利技术使用金属网格模板作为居间薄膜的制备模板，代替了现有技术使用硅片蚀刻作为模板的制备工艺，不需要在硅片上进行蚀刻，简化了居间薄膜的制备工艺，并且制备过程简单易行，且金属网格作为模板可以重复利用； 2.使用卤化银乳剂的方法制备金属网格，金属网格的结构和尺寸容易控制，且成型容易控制，所需的制备工具简单； 3.由于金属网格具有导电性，本专利技术的金属网格模板还可以作为纳米发电机的电极使用。4.本专利技术的纳米发电机采用金属网格模板制备的居间薄膜和采用金属网格模板制备的电极，制备过程更为简便。【附图说明】: 图1为本专利技术的金属网格模板的显微图像； 图2为本专利技术制备的居间薄膜的显微图像； 图3和图4为利用本专利技术居间薄膜组装的纳米发电机结构示意图； 图5为拱形纳米发电机示意图。 图中各标号表示为:1-第一电极层，2-居间薄膜，3-第二电极，4-支撑层。【具体实施方式】本专利技术的居间薄膜适用于摩擦型纳米发电机，摩擦型纳米发电机的一般结构依次为第一电极层1，居间薄膜2、第二电极层3和支撑层4。第一电极、支撑层和居间薄膜构成上层，第二电极和支撑层构成下层。上下两层的对应的左右两个边缘粘合在一起，中间预留出间隙，间隙为弧形，最大高度为5-20mm。为保证上下层之间的间隙，上层的边长比下层宽2-5mm,支撑体现使用PET。本专利技术的居间薄膜的制备方法为: a)在基材薄膜上制备金属网格，用无水乙醇或丙酮清洗，得到孔径10-100微米，网格高度2-10微米、开孔率为50~90%的金属网格模板； b)在金属网格模板上，涂一层由高分子聚合物和固化剂组成的混合物； c)在60~100°C下，固化20-60分钟，优选80°C下，固化30分钟； d)剥离；得到居间薄膜， 所述高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种； 所述固化剂为硅烷偶联剂；本专利技术对所述固化剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的固化剂即可，如可以采用其市售商品，在本专利技术的实施例中，固化剂优选使用浙江新安化工集团股份有限公司的硅烷偶联剂系列产品；所述高分子聚合物和固化剂的质量比为100:1?100:20。所述基材薄膜可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯等高分子材料，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，厚度可选用25~175微米厚的PET薄膜，考虑到其同时作为电极支持体时需要一定的挺度，优选75~150微米厚的PET薄膜。在基材上制备金属网格得到金属网格模板可以采用任何公知的方法，优选使用卤化银乳剂曝光显影的方法，采用卤化银曝光显影的办法制备金属网格，这是由于用该方法制得的金属网格形状可控，网格线的宽度和厚度容易控制，开口率容易控制，且方法简单易行。用卤化银曝光显影的办法得到银网格后，可以以得到的金属网格为模板，通过化学镀等方式，在银网格上镀制其他金属，如铜、金等导电性好的金属，也可以直接作为金属网格模板。本专利技术金属网格模板需满足孔径10-100微米，网格高度2-10微米、开孔率为50~90%的要求。制作居间薄膜时，金属网格模板的孔对应的居间薄膜的凸起部分。若本专利技术金属网格模板只是作为居间薄膜的模板使用，对金属网格模板的电阻不做过多考虑，若既做为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米发动机用居间薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）、在基材薄膜上制备金属网格，用无水乙醇或丙酮清洗，得到孔径10‑100微米，网线高度2‑10微米、网线宽度10‑40微米的金属网格模板；B、在金属网格模板上，涂一层由高分子聚合物和固化剂组成的混合物；c）、在60~100℃下，固化20~60分钟；D、剥离；得到居间薄膜； 所述高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种； 所述固化剂为硅烷偶联剂； 所述高分子聚合物和固化剂的质量比为100:1~100:20。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢志凯，张静，高学军，王洪泽，李建平，黄海水，王肖鹏，冯秀荣，张俊，
申请(专利权)人：中国乐凯集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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