摩擦发电机用复合薄膜电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了摩擦发电机用复合薄膜电极及其制备方法和应用。其中，该复合薄膜电极包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。该复合薄膜电极的电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，相对于现有的表面镀金属层的薄膜电极，该电极层的结合牢固，不易脱落，并且该复合薄膜电极的生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体地，涉及复合薄膜电极及其制备方法和应用，更具体地，涉及复合薄膜电极、摩擦发电机、发电鞋，以及制备复合薄膜电极的方法。
技术介绍
膜电极作为摩擦发电机的一个关键部件，其本身性质对摩擦发电机的发电能力影响极大。现有的摩擦发电机的膜电极采用聚合物膜镀金属层，在受力比较大的情况下，聚合物膜上的镀金属层容易脱落，并且，使用导电胶带作为电极膜的原料，容易老化、生产成本高、贴膜工艺复杂。由此，现有的膜电极有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种复合薄膜电极，电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，不易脱落。因而，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种摩擦发电机用复合薄膜电极。根据本专利技术的实施例，该复合薄膜电极包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。根据本专利技术实施例的复合薄膜电极，电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，相对于现有的表面镀金属层的薄膜电极，该电极层的结合牢固，不易脱落，并且电极层和薄膜层能够实现完美的接触和贴合，从而使采用这种电极结构的摩擦发电机输出电性能得到很大提高。根据本专利技术的实施例，电极层的厚度不受特别的限制，可以根据生产的强度需求进行调节。电极层的强度随着厚度的增加而增大，当电极层的厚度为50～200微米时，保证复合薄膜电极具有足够的强度与较小的厚度。根据本专利技术的实施例，所述电极层的面积与所述第一薄膜层的面积比为0.5-1：1。根据本专利技术的实施例，电极层可以由导电高分子聚合物构成，也可以由导电高分子聚合物和金属纳米颗粒构成。该电极层制备工艺简单、成本低、容易复合。进一步地，根据本专利技术的实施例，导电高分子聚合物选自聚噻吩基导电高分子聚合物、聚吡咯导电高分子聚合物、聚苯硫醚导电高分子聚合物、聚苯胺导电高分子聚合物的至少一种，优选导电高分子聚合物是聚噻吩基导电高分子聚合物，具体地，是基于聚噻吩基的导电高分子聚合物水溶液，该聚噻吩基导电高分子聚合物在水中的分散性和热稳定性好。根据本专利技术的优选实施例，聚噻吩基的导电高分子聚合物含量为1.2-1.4重量％，聚合物的分散效果更佳，并且与水、醇或具有高介质常数的溶剂良好地混容，用此溶剂稀释的涂敷液易于涂敷。进一步地，根据本专利技术的实施例，金属纳米颗粒为选自金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、钯纳米颗粒和钌纳米颗粒的至少一种。由此，金属纳米颗粒的导电性和分散性好。金属纳米颗粒的粒径因导电膜的用途所需要的散射的程度而异，并且其形状不能一概而论。根据本专利技术的一些实施例，金属纳米颗粒的平均粒径为5nm-200nm时，金属纳米颗粒的导电性和分散性更佳。根据本专利技术的实施例，导电高分子聚合物和金属纳米颗粒的重量比为1：0.001-0.1。由此，电极层的导电性好，成本低。如有金属纳米颗粒比例过低，则对于膜的导电性能无明显影响，而如果金属纳米颗粒比例过高，虽然在一定程度上增加导电性，但显著提高了生产成本，实际应用性下降。根据本专利技术的实施例，电极层是由金属网构成的。根据本专利技术的实施例，金属网孔径为100-800微米。根据本专利技术的实施例，金属网是由金属线按平行密排、局部搭接、十字搭接或菱形搭接方式构成。根据本专利技术的实施例，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层分别独立地由热固型高分子材料形成，优选硅胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中，所述硅胶优选为聚二甲基硅氧烷。根据本专利技术的实施例，所述第一薄膜层的厚度为50-200微米，所述第二薄膜层的厚度为50-200微米。在此基础上，根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种摩擦发电机。根据本专利技术的实施例，所述摩擦发电机包括前述的复合薄膜电极。由此，摩擦发电机采用的该复合薄膜电极的电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，电极层的结合牢固，不易脱落，使摩擦发电机的使用寿命延长，并且摩擦发电机的成本更低。在此基础上，根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种发电鞋。根据本专利技术的实施例，所述发电鞋包括前述的复合薄膜电极，或者前述的摩擦发电机。根据本专利技术实施例的发电鞋，在鞋内设置前述的复合薄膜电极或者前述的摩擦发电机，由于复合薄膜电极的电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，相对于现有的表面镀金属层的薄膜电极，该电极层的结合牢固，解决了现有的发电鞋在受力较大的情况下电极易脱落的问题，发电鞋的质量更好，使用寿命更长。根据本专利技术的又一方面，本专利技术提供了一种制备前述的复合薄膜电极的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：在第一模板表面涂布第一聚合物材料，以便得到第一薄膜层中间体；将所述第一薄膜层进行第一除气处理，以便得到除气后的第一薄膜层；在所述除气后的第一薄膜层的至少部分上表面上形成电极层；在第二模板表面涂布第二聚合物材料，以便得到第二薄膜层中间体；将所述第二薄膜层进行第二除气处理，以便得到除气后的第二薄膜层；以及将所述第二薄膜层覆盖并粘合在所述除气后的第一薄膜层和所述电极层上，并进行冷压或热压处理，以便形成复合薄膜电极。该方法无需过多装置，并且操作简单。根据本专利技术的实施例，形成有电极层的第一薄膜层和/或第二薄膜层相对的内表面，形成的复合膜电极结合更牢固，使用寿命长。根据本专利技术的实施例，形成所述电极层的方法包括：配置导电高分子涂布液；以及将所述导电高分子涂布液涂覆在所述除气后的第一薄膜层上，并进行干燥处理，以便形成所述电极层。根据本专利技术的实施例，所述形成导电高分子涂布液的方法包括：将金属纳米颗粒进行第一分散处理，以便得到分散后的纳米颗粒；以及将成膜剂、导电高分子聚合物和所述分散后的纳米颗粒进行第二分散处理，以便得到所述导电高分子涂布液。根据本专利技术的实施例，所述成膜剂选自极性溶剂、成膜树脂和表面活性剂的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述成膜剂、所述导电高分子聚合物和所述金属纳米颗粒的质量比为：(3-10)：(70-85)：(0.5-1.5)。根据本专利技术的实施例，形成所述电极层的方法包括：将掩模板放置在所述除气后的第一薄膜层的表面上；将金属浆料刮涂在所述掩模板上，干燥，形成金属网；去除掩膜板，以便形成所述电极层。根据本专利技术的实施例，所述金属网孔径为100-800微米。根据本专利技术的实施例，所述金属网是由金属线按平行排列、局部搭接、十字搭接或菱形搭接方式构成。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1显示了根据本专利技术一个实施例的复合薄膜电极的结构示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的复合薄膜电极的横截面的结构示意图；图3显示了根据本专利技术一个实施例的制备复合薄膜电极的方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦发电机用复合薄膜电极，其特征在于，包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；以及第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电机用复合薄膜电极，其特征在于，包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；以及第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。2.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述电极层的厚度为50-200微米。3.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述电极层的面积与所述第一薄膜层的面积比为0.5-1：1。4.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述电极层是由导电高分子聚合物；或导电高分子聚合物和金属纳米颗粒构成的。5.根据权利要求4所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述导电高分子聚合物选自聚噻吩导电高分子聚合物、聚吡咯导电高分子聚合物、聚苯硫醚导电高分子聚合物和聚苯胺导电高分子聚合物的至少一种。6.根据权利要求4所述复合薄膜电极，其特征在于，所述金属纳米颗粒为选自金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、钯纳米颗粒和钌纳米颗粒的至少一种。7.根据权利要求4所述复合薄膜电极，其特征在于，所述金属纳米颗粒的平均粒径为5nm-200nm。8.根据权利要求4所述复合薄膜电极，其特征在于，所述导电高分子聚合物和所述金属纳米颗粒的重量比为1：0.001-0.1。9.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述电极层是由金属网构成的。10.根据权利要求9所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述金属网孔径为100-800微米。11.根据权利要求9或10所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述金属网是由金属线按平行排列、局部搭接、十字搭接或菱形搭接方式构成。12.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层分别独立地由热固型高分子材料形成，优选硅胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中，所述硅胶优选为聚二甲基硅氧烷。13.根据权利要求1所述的复合薄膜电极，其特征在于，所述第一薄膜层的厚度为50-200微米，所述第二薄膜层的厚度为50-200微米。14.一种摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦发电机包括权利要求1-13任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵豪，王珊，付晓玥，李运霄，崔婧，冯明慧，
申请(专利权)人：纳智源科技唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13