The invention relates to a flexible stretchable single-electrode friction nano-generator and a preparation method thereof, belonging to the field of nano-new energy sources. The folded friction nano-generator consists of three parts, which are nano-fiber friction material layer, flexible electrode layer and elastomer support layer. Using electrospinning technology, wrinkle friction nano-generators with stable output can be prepared by covering the pre-stretched substrate with flexible electrodes and releasing the pre-stretching stress and transient heat treatment process. The nano-generator involves a simple operation process, and the prepared nano-generator has excellent tensile performance, which provides more options for wearable self-energy supply equipment for human body.
【技术实现步骤摘要】
一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机及其制备方法
本专利技术属于纳米新能源领域,具体涉及一种新型柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机及其制备方法。
技术介绍
摩擦电是自然界中最常见的一种现象,无论是梳头、穿衣还是走路、开车都能遇到。但摩擦电又很难被收集和利用,因此往往被人们所忽视。摩擦纳米发电机的原理基于摩擦起电和静电感应的耦合作用。通常,当两种材料相互接触时,界面的某些部位形成了化学键,电荷在界面之间转移以平衡电化学势,从而产生摩擦电荷。在外力驱动下,摩擦带电的界面之间相互运动,导致摩擦纳米发电机中的电势差呈周期性变化。在短路条件下,交变电流流经负载,以达到两个电极之间的静电平衡。摩擦纳米发电机在近年来的研究和发展中,实现将环境中普遍存在的微小机械能转变为电能,为我们这个社会提供了一种新型、高功率、低成本、环境友好的二次能源。摩擦纳米发电机按工作模式的不同可以分为四种类型:接触式、滑动式、单电极式、隔空式,基于不同的模式,可以实现各式各样机械能能量收集及应用。静电纺聚合物纳米纤维具有质量轻、超强柔顺性、满足可穿戴性要求等特点。使得其成为制备摩擦纳米发电机的理想材料。然而,纳米纤维在器件长时间的使用过程中极易从电极剥离,严重影响摩擦纳米发电机的输出性能,并且纳米纤维一般不具有拉伸性,极大的限制了其在柔性可穿戴领域的实际应用价值。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足,本专利技术目的在于提供一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机的制备方法。所述摩擦纳米发电机的技术方案如下:一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,至少包括三层,依次层叠为褶皱的弹性体支撑层、褶皱的 ...
【技术保护点】
1.一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,至少包括三层,依次层叠为褶皱的弹性体支撑层、褶皱的柔性电极层、褶皱的纳米纤维摩擦材料层,上述三层紧密固定在一起,且纳米纤维摩擦材料层紧密嵌合在柔性电极层的褶皱结构中;褶皱的柔性电极层、褶皱的纳米纤维摩擦材料层能够随着褶皱的弹性体支撑层拉伸形变而变形。
【技术特征摘要】
1.一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,至少包括三层,依次层叠为褶皱的弹性体支撑层、褶皱的柔性电极层、褶皱的纳米纤维摩擦材料层,上述三层紧密固定在一起,且纳米纤维摩擦材料层紧密嵌合在柔性电极层的褶皱结构中;褶皱的柔性电极层、褶皱的纳米纤维摩擦材料层能够随着褶皱的弹性体支撑层拉伸形变而变形。2.按照权利要求1所述的一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的摩擦纳米发电机的拉伸范围为0~200%,拉伸比可根据具体应用要求调整。3.按照权利要求1所述的一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,所述弹性体支撑层材料为商用3M-VHB胶带或可拉伸聚合物。4.按照权利要求3所述的一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,可拉伸聚合物可选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯弹性体(TPU)、尼龙弹性体(TPAE)。5.按照权利要求1所述的一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,所述柔性电极层为石墨烯、金、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)任意一种易形成褶皱结构的柔性薄膜电极材料。6.按照权利要求1所述的一种柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机,其特征在于,所述纳米纤维摩擦材料层为负电性较强的聚合物纳米纤维材料,可选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。7.制备权利要求1-6任一项所述的柔性可拉伸单电极摩擦纳米发电机的方法,其特征在于,包括如下操作步骤:(1)将弹性体支撑层...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘凯,秦臻,吕玉环,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。