柔性压电发电器件及其制备方法技术

本发明专利技术所涉及的柔性压电发电器件的制备方法，包括，制备柔性电极片：提供柔性高分子材料，固化得到高分子薄片，在高分子薄片的一表面涂覆导电胶，在导电胶边缘引出导线，得到柔性电极片；制备功能层混合液：将压电性粒子加入柔性高分子材料中混合均匀，加固化剂并混匀得到功能层混合液；制备柔性压电发电器件：提供两片柔性电极片，将功能层混合液涂覆在其中一片柔性电极片上，将另一片柔性电极片覆盖在功能层混合液上，导电胶朝向功能层混合液，固化得到三层结构的柔性压电发电器件，三层结构的具有高度相近的柔韧性，制作简单，节约成本，可进行大规模成产，得到的压电发电器件的柔性灵活度高且稳定性好，性能优异并且可开发柔性可穿戴产品。

【技术实现步骤摘要】
柔性压电发电器件及其制备方法
本专利技术涉及一种柔性压电发电器件及其制备方法。
技术介绍
压电效应是指拉伸或按压一种材料会导致其产生电压，该材料被称为压电材料，压电材料在受到机械力时，能够分离正电荷和负电荷并产生压差，因此压电材料可以将机械能转换为电能。压电材料是当前最理想的新能源材料，将柔性材料与传统压电材料相结合，可以实现其在受到大幅度弯曲或拉拽时产生电压，从而可以稳定高效地把环境中复杂多变的机械能转化成电能。传统的压电发电器件一般都以一维材料为主，近几年科学研究发现，二维的二硫化钼也具有压电发电功能，且相比于一维压电发电材料来说，制作过程会更简单，电流利用效率相对更大。二维材料的压电效应大大拓展了多层材料在人机交互、机器人、微机电系统以及主动柔性电子器件领域的应用潜能。目前，以二维材料制备压电发电器件的方法主要为三种：一种是在电极基底上生长具有压电效应的二维结构，然后涂覆电极制成压电发电器件，这种方法得到的器件稳定性相对较好，不易脱落，但制作过程十分复杂，且材料的压电系数较低，产生的电流小。第二种是将具有压电性的物质与柔性材料混合制成片状柔性压电材料，然后用涂覆等方法制作柔性电极得到压电发电器件，这种方法得到的器件稳定性相对较好，但是，器件的电流因中间层的物质浓度，厚度等等因素而变化，且制备过程可能会复杂繁琐。第三种是直接将片状压电材料连接电极得到压电发电器件，但这种方法测得的电流很小，只有皮安级别。现有的压电发电器件的电极片基底都相对较硬，柔性灵活度不够，功能层与电极层之间无法做到形变同步，稳定性差，寿命有限，不满足柔性可穿戴器件的柔韧度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备方法简单、成本低且可大规模制备的柔性压电发电器件的制备方法，得到的压电发电器件的柔性灵活度高且稳定性好。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种柔性压电发电器件的制备方法，所述制备方法包括：制备柔性电极片：提供柔性高分子材料，固化得到高分子薄片，在所述高分子薄片的一表面涂覆导电胶，在所述导电胶边缘引出导线，得到柔性电极片；制备功能层混合液：提供所述柔性高分子材料，将压电性粒子加入所述柔性高分子材料中混合均匀，加固化剂并混匀得到功能层混合液；制备柔性压电发电器件：提供两片所述柔性电极片，将所述功能层混合液涂覆在其中一片所述柔性电极片上，将另一片所述柔性电极片覆盖在所述功能层混合液上，所述导电胶朝向所述功能层混合液，固化得到柔性压电发电器件。进一步地，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷。进一步地，所述压电性粒子为二硫化钼。进一步地，所述功能层混合液中的所述压电性粒子的浓度为1％-2％。进一步地，所述固化条件：温度为65-85℃，时长为2.5-5h。进一步地，所述导电胶为银导电胶。进一步地，所述导线为铜导线。进一步地，所述高分子薄片的一表面涂覆所述导电胶时，所述高分子薄片的边缘留有空隙。进一步地，所述功能层混合液涂覆在所述柔性电极片时，所述功能层混合液的面积超过所述导电胶的面积。本专利技术还提供一种柔性压电发电器件，采用所述的制备方法得到，所述柔性压电发电器件具有三层夹心结构，包括外侧的两层柔性电极片，以及夹于两层所述柔性电极片之间的功能层，所述柔性电极片为涂覆有导电胶的高分子薄片且所述导电胶边缘连接有导线；所述功能层为功能层混合液固化得到，所述功能层混合液为压电性粒子和柔性高分子材料的混合物，所述高分子薄片由所述柔性高分子材料固化得到，所述导电胶朝向所述功能层。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的具有三层结构的柔性压电发电器件的制备方法将同一种柔性高分子材料作为三层结构的主要支撑，使得三层结构的具有高度相近的柔韧性，稳定性增加，将导电胶作为电极层涂覆在高分子材料上、以及将压电性粒子加入柔性高分子材料并涂覆在导电胶表面制作功能层，制作简单，节约成本，可进行大规模成产，得到的压电发电器件的柔性灵活度高且稳定性好，性能优异并且可开发柔性可穿戴产品。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术所示的柔性压电发电器件的结构示意图；图2为本专利技术所示的柔性压电发电器件的制备方法流程图；图3为本专利技术第一实施例得到的柔性压电发电器件在外力下弯曲的电流信号图；图4为本专利技术第一实施例得到的柔性压电发电器件在外力下弯曲的电压信号图；图5为本专利技术第二实施例得到的柔性压电发电器件在外力下弯曲的电流信号图；图6为本专利技术第二实施例得到的柔性压电发电器件在外力下弯曲的电压信号图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。请参见图1，本专利技术提供了一种具有三层夹心结构的柔性压电发电器件，包括外侧的两层柔性电极片1，以及夹于两层柔性电极片1之间的功能层2，柔性电极片1为涂覆有导电胶12的高分子薄片11且导电胶边缘连接有导线13；功能层2为功能层混合液固化得到，功能层混合液为压电性粒子22和柔性高分子材料21的混合物，高分子薄片11由柔性高分子材料固化得到，其中，功能层混合液中的柔性高分子材料和固化制备高分子薄片11的柔性高分子材料为同一种材料，导电胶12朝向功能层2，即导电胶12位于功能层2和高分子薄片11之间。柔性压电发电器件中的位于外侧的柔性电极片1与位于中间的功能层2的主要形成材料为同一种，故三层结构的柔性高度相似，可以实现同步弯曲，避免柔性压电发电器件弯曲运动中因弯曲不同步带来的能量损失，提高柔性压电发电器件的稳定性和寿命，该柔性高分子材料可以为聚二甲基硅氧烷，但是不仅限于此，还可以为其他柔性高分子材料，在此不一一列举。压电性粒子22为二硫化钼，二硫化钼作为二维材料具有具有良好压电发电功能，在受到机械力时，能够分离正电荷和负电荷并产生压差，可以将机械能转换为电能，且相比于一维压电发电材料来说，制作过程会更简单，电流利用效率相对更大，诚然，在其他实施例中，压电性粒子可以为其他材料，比如过渡金属硫族化合物等，在此不一一列举。其中，导电胶12作为电极层设置在功能层2的两侧且紧贴功能层2，用以将二硫化钼22在受到机械力产生的电压差能够捕获收集。本专利技术还提供一种制备上述柔性压电发电器件的方法，制备方法包括：制备柔性电极片：提供柔性高分子材料，固化得到高分子薄片，在高分子薄片的一表面涂覆导电胶，在导电胶边缘引出导线，得到柔性电极片；制备功能层混合液：提供上述柔性高分子材料，将压电性粒子加入柔性高分子材料中混合均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n制备柔性电极片：提供柔性高分子材料，固化得到高分子薄片，在所述高分子薄片的一表面涂覆导电胶，在所述导电胶边缘引出导线，得到柔性电极片；/n制备功能层混合液：提供所述柔性高分子材料，将压电性粒子加入所述柔性高分子材料中混合均匀，加固化剂并混匀得到功能层混合液；/n制备柔性压电发电器件：提供两片所述柔性电极片，将所述功能层混合液涂覆在其中一片所述柔性电极片上，将另一片所述柔性电极片覆盖在所述功能层混合液上，所述导电胶朝向所述功能层混合液，固化得到柔性压电发电器件。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
制备柔性电极片：提供柔性高分子材料，固化得到高分子薄片，在所述高分子薄片的一表面涂覆导电胶，在所述导电胶边缘引出导线，得到柔性电极片；
制备功能层混合液：提供所述柔性高分子材料，将压电性粒子加入所述柔性高分子材料中混合均匀，加固化剂并混匀得到功能层混合液；
制备柔性压电发电器件：提供两片所述柔性电极片，将所述功能层混合液涂覆在其中一片所述柔性电极片上，将另一片所述柔性电极片覆盖在所述功能层混合液上，所述导电胶朝向所述功能层混合液，固化得到柔性压电发电器件。


2.如权利要求1所述的柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷。


3.如权利要求1所述的柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述压电性粒子为二硫化钼。


4.如权利要求1所述的柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述功能层混合液中的所述压电性粒子的浓度1％-2％。


5.如权利要求1所述的柔性压电发电器件的制备方法，其特征在于，所述固化条件：温...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建臣，彭瑜，张克勤，
申请(专利权)人：南通纺织丝绸产业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32