聚二甲基硅氧烷膜的制备方法、由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜及其应用技术

本发明专利技术提供了一种聚二甲基硅氧烷膜的制备方法，包括：在聚二甲基硅氧烷中添加固化剂，搅拌均匀得到混合物；向混合物中掺杂表面带负电的微纳米颗粒得到聚二甲基硅氧烷浆料；将聚二甲基硅氧烷浆料涂布在模板上，并对膜脱气，随后将膜烘干；将膜浸入碱性溶液中或采用碱性溶液对其喷淋，随后清洗、干燥，从而得到聚二甲基硅氧烷膜。本发明专利技术还提供了由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜，以及应用该膜的摩擦发电机。本发明专利技术的方法实现了聚二甲基硅氧烷的改性，提高了膜的带负电性，从而提高了应用该聚二甲基硅氧烷膜的摩擦发电机的电输出性能。

Preparation method of poly two methyl siloxane film, poly two methyl siloxane film prepared by the method and application thereof

The present invention provides a method for preparing poly two methyl siloxane film comprises: adding curing agent in two polydimethylsiloxane, stirring to obtain mixture; micro nano particles in the mixture doped with negative surface charge by two polydimethylsiloxane slurry; the slurry two polydimethylsiloxane coating on the template, and the the membrane degassing, then drying the membrane; membrane immersed in alkaline solution or by alkaline solution on the spray, then washed and dried, resulting in two polydimethylsiloxane membrane. The invention also provides a poly two siloxane film prepared by the method, and a friction generator using the membrane. The method of the invention achieves the modification of poly two siloxane, improves the electronegativity of the membrane, and improves the electrical output performance of the friction generator using the poly two siloxane film.

【技术实现步骤摘要】
聚二甲基硅氧烷膜的制备方法、由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜及其应用
本专利技术涉及聚合物薄膜领域，具体地，涉及用于摩擦发电机的聚二甲基硅氧烷膜的制备方法、由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜及其应用。
技术介绍
人们的生活环境和工业生产中存在大量可以利用的机械能，自1831年迈克尔·法拉第发现电磁感应现象后，电磁感应发电机成为了最重要、最广泛的发电方式，至今还没有其它发电方式可与之比肩。近年来，王中林院士研究团队专利技术的摩擦纳米发电机提供了一种采用机械能发电的新方法，其原理基于摩擦生电和静电感应现象，不仅能够驱动微纳电子器件工作，还可以给便携式电子设备和家用电器供电，收集电磁感应发电机不容易获取的机械能，比如海浪能、机械振动等，将有可能成为与电磁感应发电机同等重要的发电技术。但现在的摩擦纳米发电机输出性能还比较低，限制了摩擦纳米发电机实际应用价值及应用范围。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的摩擦发电机输出性能低的缺陷，提供了一种聚二甲基硅氧烷膜的制备方法，由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜，以及应用该聚二甲基硅氧烷膜的摩擦发电机。第一方面，本专利技术提供了一种聚二甲基硅氧烷膜的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)在聚二甲基硅氧烷中添加固化剂，搅拌均匀得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中掺杂表面带负电的微纳米颗粒得到聚二甲基硅氧烷浆料；(3)将步骤(2)得到的聚二甲基硅氧烷浆料涂布在模板上，并对膜脱气，随后将膜烘干；(4)将步骤(3)得到的膜浸入碱性溶液中或者采用碱性溶液对其喷淋，随后清洗、干燥，从而得到聚二甲基硅氧烷膜。第二方面，本专利技术提供了一种聚二甲基硅氧烷膜，采用第一方面的制备方法制备得到。第三方面，本专利技术提供了第一方面的制备方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜或者第二方面的聚二甲基硅氧烷膜在制备摩擦发电机中的应用。第四方面，本专利技术提供了一种摩擦发电机，其中，所述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；或者，所述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，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者，所述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，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者，所述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，居间薄膜层，第二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，和/或，第二高分子聚合物绝缘层，和/或，居间薄膜层由第一方面的制备方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜或者第二方面的聚二甲基硅氧烷膜构成。本专利技术制备聚二甲基硅氧烷膜的方法中，在聚二甲基硅氧烷与固化剂的混合物中加入了二氧化硅颗粒、硅纳米颗粒等改性颗粒，从而提高了聚二甲基硅氧烷中Si-O-Si键结构浓度，然后在碱性溶液中浸泡或采用碱性溶液喷淋，实现聚二甲基硅氧烷改性，提高聚二甲基硅氧烷带负电性，从而提高该聚二甲基硅氧烷膜与其它摩擦材料组装成的摩擦发电机的电输出性能。附图说明图1是本专利技术制备方法的流程图。图2是本专利技术的一种具体实施方式的摩擦发电机的结构示意图。图3是采用本专利技术的方法制备的PDMS膜(曲线1)与用于对比的PDMS膜(曲线2)的充电性能测试结果。具体实施方式为充分了解本专利技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本专利技术做详细说明，但本专利技术并不仅仅限于此。本专利技术提供了一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的制备方法，由该方法制备的聚二甲基硅氧烷膜可用于摩擦发电机和微流控芯片等。下面结合图1对本专利技术的方法进行说明。本专利技术的方法包括如下步骤：(1)在聚二甲基硅氧烷中添加固化剂，搅拌均匀得到混合物。其中，本专利技术中所使用的聚二甲基硅氧烷可以市购得到，例如，美国道康宁公司生产的型号是Sylgard184的产品。常规市售的固化剂(例如，硫化剂)均可用于本专利技术中，例如，美国道康宁公司生产的型号是Sylgard184的产品。所述聚二甲基硅氧烷与所述固化剂的质量比是1:1-20:1，优选10:1。(2)向步骤(1)得到的混合物中掺杂表面带负电的微纳米颗粒得到聚二甲基硅氧烷浆料。其中，按重量百分比计，所述表面带负电的微纳米颗粒的掺杂量是1％-40％，优选5％-8％。所述表面带负电的微纳米颗粒可以是二氧化硅颗粒和/或硅纳米颗粒，粒径范围10nm-2000nm。通过在聚二甲基硅氧烷与固化剂的混合物中添加二氧化硅颗粒和/或硅纳米颗粒，可以提高聚二甲基硅氧烷中Si-O-Si键结构浓度，从而提高聚二甲基硅氧烷掺杂后带负电性。(3)采用刮涂等方式将聚二甲基硅氧烷浆料涂布在模板上，随后，在真空状态下对膜进行脱气以去除膜中气泡，之后，在50-100℃烘箱中烘1-5小时，优选在70℃烘2小时。烘干后，将膜剥离下来，其厚度为10μm-1000μm。(4)将步骤(3)得到的膜浸入碱性溶液中或者采用碱性溶液对其喷淋，时间是10秒-1000秒，随后用去离子水清洗，并用惰性气体将其吹干，从而得到聚二甲基硅氧烷膜。其中，碱性溶液是浓度为0.01mol/L-10mol/L氨水或者浓度为0.01mol/L-10mol/L氢氧化钠溶液，或者二者的组合，优选地，所述碱性溶液是氨水，因为氨水不但可以改变pH值，而且可以使聚二甲基硅氧烷极化。通过步骤(4)处理后，实现了聚二甲基硅氧烷改性，提高了其带负电性。带负电性越强，摩擦过程中产生的电荷越多，从而能提高摩擦纳米发电机输出性能。通过上述方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜可用于制备摩擦发电机。图2为本专利技术的一种摩擦发电机的结构示意图，如图2所示，摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层300，第一高分子聚合物绝缘层301，第二高分子聚合物绝缘层302以及第二电极层303。第一高分子聚合物绝缘层301和第二高分子聚合物绝缘层302之间构成摩擦界面，第一电极层300和第二电极层303为摩擦发电机的两个输出端。其中，第一高分子聚合物绝缘层301和第二高分子聚合物绝缘层302中至少有一层采用上述方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜。上述介绍的是四层结构的摩擦发电机。实际中，还可以制备三层结构的摩擦发电机，即省略第二高分子聚合绝缘层，使第一高分子聚合物绝缘层与第二电极层构成摩擦界面，在这种情况下，第一高分子聚合物绝缘层采用上述方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜。或者，在第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层之间增加一层高分子聚合物材质的居间薄膜层，形成五层结构的摩擦发电机，使居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层构成摩擦界面，在这种情况下，构成摩擦界面的层中至少有一层采用上述方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜。或者，在第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层之间增加一层居间电极层，形成另一种五层结构的摩擦发电机，使居间电极层与第一高分子聚合物绝缘层和/或居间电极层与第二高分子聚合物绝缘层构成摩擦界面，在这种情况下，构成摩擦界面的聚合物绝缘层采用上述方法制备得到的聚二甲基硅氧烷膜。上述的摩擦发电机对第一电极300和第二电极303采用的材料没有特殊要求，凡是能够形成导电层的材料都在本专利技术的保护范围之内。上述的摩擦发电机中，至少有一层采用本专利技术的聚二甲基硅氧烷膜，对于不采用本专利技术的聚二甲基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚二甲基硅氧烷膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在聚二甲基硅氧烷中添加固化剂，搅拌均匀得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中掺杂表面带负电的微纳米颗粒得到聚二甲基硅氧烷浆料；(3)将步骤(2)得到的聚二甲基硅氧烷浆料涂布在模板上，并对膜脱气，随后将膜烘干；(4)将步骤(3)得到的膜浸入碱性溶液中或者采用碱性溶液对其喷淋，随后清洗、干燥，从而得到聚二甲基硅氧烷膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚二甲基硅氧烷膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在聚二甲基硅氧烷中添加固化剂，搅拌均匀得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中掺杂表面带负电的微纳米颗粒得到聚二甲基硅氧烷浆料；(3)将步骤(2)得到的聚二甲基硅氧烷浆料涂布在模板上，并对膜脱气，随后将膜烘干；(4)将步骤(3)得到的膜浸入碱性溶液中或者采用碱性溶液对其喷淋，随后清洗、干燥，从而得到聚二甲基硅氧烷膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚二甲基硅氧烷与所述固化剂的质量比是1:1-20:1，优选10:1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，按重量百分比计，所述表面带负电的微纳米颗粒的掺杂量是1％-40％，优选5％-8％。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述表面带负电的微纳米颗粒是二氧化硅颗粒和/或硅纳米颗粒，粒径范围10nm-2000nm。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干是指在50-100℃烘箱中烘1-5小时，优选在70℃烘2小时。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碱性溶液是浓度为0.01mol/L-10mol/L氨水和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐启远，丁超，崔婧，
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