一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置及其制备方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置及其制备方法和应用，包括以下步骤；将纤维素材料浸渍在含有光热转化效应的纳米材料溶液中并进行干燥，获得复合材料P1；将小分子反应物、催化剂和有机溶剂混合，得到类玻璃高分子预聚体，并将复合材料P1浸渍在所述类玻璃高分子预聚体中，随后通过光固化获得最终复合材料P2；在所述复合材料P2的上下表面通过丝网印刷的方式获得第一金属电极层和第二金属电极层；对第一金属电极层和所述第二金属电极层分别配置导线，得到纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置。本发明专利技术不仅具有较高的输出电压，而且能够耐高温、高湿以及具有良好机械性能，透明性以及自愈合特性。愈合特性。愈合特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料的湿度发电
，具体涉及一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]化石能源，如煤、石油和天然气，在现代社会中发挥着极其重要的作用。然而，随着化石燃料使用所带来的日益严重的环境问题，探索新型绿色能源已成为人类文明可持续发展面临的最重要挑战之一。为了解决这一问题，已有各种新型的能源转换方式被开发，包括光伏发电、风电、压电、摩擦电以及热电等。
[0003]水分子普遍存在于自然界中，当水分子与特殊材料作用并产生载流子浓度差而发电的湿度发电作为一种新的发电方式已逐渐引起了人们的关注。现有湿度发电材料主要集中于碳材料、金属氧化物、植物纤维以及热塑性聚合物材料。然而现有的湿度发电材料往往难以在高温或高湿状态下长期工作，同时不具备良好的柔韧性，透明性以及在刮擦和意外切割等机械损伤作用下很大程度上损耗了材料的电压输出，从而限制了湿度发电的应用。
[0004]因此，如何提出一种湿度发电装置的制备方法，能够耐高温、高湿以及具有良好机械性能，透明性以及自愈合特性，同时实现大批量生产成为了业界亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0005]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置及其制备方法和应用，其不仅具有较高的输出电压，而且能够耐高温、高湿以及具有良好机械性能，透明性以及自愈合特性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，包括以下步骤；
[0008](1)将纤维素材料浸渍在含有光热转化效应的纳米材料溶液中并进行干燥，获得复合材料P1；
[0009](2)将小分子反应物、催化剂和有机溶剂混合，得到类玻璃高分子预聚体，并将所述复合材料P1浸渍在所述类玻璃高分子预聚体中，随后通过光固化获得最终复合材料P2；
[0010](3)在所述复合材料P2的上下表面通过丝网印刷的方式获得第一金属电极层和第二金属电极层；
[0011](4)对所述第一金属电极层和所述第二金属电极层分别配置导线，得到纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置。
[0012]所述步骤(1)中含有光热转换效应的纳米材料溶液，其质量分数为0.5
‑
2wt％。
[0013]所述步骤(1)中纳米材料溶液包括但不限于纳米银线水溶液、碳纳米管水溶液、石墨烯水溶液、炭黑水溶液或者Ti3C2水溶液，所述步骤(1)中干燥方式为红外光干燥和鼓风箱
干燥中的一种。
[0014]所述步骤(2)中小分子反应物包括但不限于双5
‑
元环碳酸脂(b5CC)，双6
‑
元环碳酸脂(b6CC)，双7
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元环碳酸脂(b7CC)，双酚A二缩水甘油醚(DEGBA)，三(2
‑
氨基乙基)胺(TREN)，生物质二胺(Priamine 1074)，1,6
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己二胺，1,3
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丙二醇，1,4
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丁二醇以及脂肪酸；所诉催化剂为钛酸异丙酯，乙酰丙酮锌以及三乙醇胺中的一种；所述有机溶剂为二氯甲烷以及无水乙醇中的一种；
[0015]所述步骤(2)中类玻璃高分子预聚体为聚羟基聚氨酯基类玻璃高分子预聚体、聚碳酸酯基类玻璃高分子预聚体或环氧树脂基类玻璃高分子预聚体；
[0016]所述聚羟基聚氨酯类玻璃高分子预聚体制备方法为：小分子反应物5
‑
元环碳酸脂(b5CC)，双6
‑
元环碳酸脂(b6CC)或双7
‑
元环碳酸脂(b7CC)其中一种，与三(2
‑
氨基乙基)胺(TREN)、生物质二胺(Priamine 1074)或1,6
‑
己二胺其中一种以摩尔比1:0.5
‑
1:1溶解在有机溶剂二氯甲烷中；
[0017]所述聚碳酸脂基类玻璃高分子预聚体制备方法为：小分子反应物5
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元环碳酸脂(b5CC)，双6
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元环碳酸脂(b6CC)或双7
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元环碳酸脂(b7CC)其中一种，与1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇其中一种以摩尔比1:0.5
‑
1:1溶解在有机溶剂二氯甲烷中，加入1
‑
10mol％的钛酸异丙酯催化剂；
[0018]所述环氧树脂基类玻璃高分子预聚体制备方法为：小分子反应为双酚A二缩水甘油醚(DEGBA)与脂肪酸以摩尔比1:0.5
‑
1:1溶解在有机溶剂无水乙醇中，加入1
‑
10mol％的乙酰丙酮锌催化剂。
[0019]所述步骤(2)中光固化为紫外光固化；其中所述紫外光固化的参数为：紫外光波长为365nm，紫外光强度为1
‑
5mW/cm2，光固化时间为10
‑
30min。
[0020]所诉步骤(3)中第一金属电极层和第二金属电极层为导电油墨、碳纳米管电极、金、银、铜、铝浆中的一种。
[0021]所述步骤(4)中第一导线和第二导线为铜线。
[0022]一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置，包括第一金属电极层、复合材料层、第二金属电极层、第一导线和第二导线；
[0023]所述第一、第二金属电极层通过丝网印刷的方式直接印刷在复合材料层的上、下表面；
[0024]所述复合材料层为纤维素与类玻璃高分子复合所得的透明致密薄膜；
[0025]所述第一、第二导线通过电焊直接焊接在第一、第二金属层表面。
[0026]所诉第一金属电极层和第二金属电极层为导电油墨、碳纳米管电极、金、银、铜、铝浆中的一种。
[0027]所述复合材料层以纤维素、类玻璃高分子材料和光热转换纳米材料为原料，通过浸渍法获得。
[0028]所述纤维素材料包括但不限于滤纸、商用卫生纸、商用打印纸或者报纸；所述类玻璃高分子材料为聚羟基聚氨酯基类玻璃高分子、聚碳酸酯基类玻璃高分子以及环氧树脂基类玻璃高分子中的一种；所述光热转换的纳米材料包括但不限于纳米银线、碳纳米管、石墨烯、炭黑以及Ti3C2。
[0029]所述第一导线和第二导线为铜线。
[0030]本专利技术所得湿度发电装置不仅具有较高的输出电压，而且能够耐高温、高湿以及具有良好机械性能，透明性以及自愈合特性，使得其可在高温和高湿度环境下持续工作，以及被应用于柔性可穿戴等领域。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术所得湿度发电装置中的复合材料层是由具有光热转换效应的纳米材料，良好柔韧性的纤维素材料以及含有可逆动态键的三维网络高分子材料—类玻璃高分子复合而成。较高的环境温度可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；(1)将纤维素材料浸渍在含有光热转化效应的纳米材料溶液中并进行干燥，获得复合材料P1；(2)将小分子反应物、催化剂和有机溶剂混合，得到类玻璃高分子预聚体，并将所述复合材料P1浸渍在所述类玻璃高分子预聚体中，随后通过光固化获得最终复合材料P2；(3)在所述复合材料P2的上下表面通过丝网印刷的方式获得第一金属电极层和第二金属电极层；(4)对所述第一金属电极层和所述第二金属电极层分别配置导线，得到纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置。2.根据权利要求1所述的一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含有光热转换效应的纳米材料溶液，其质量分数为0.5
‑
2wt％。3.根据权利要求1所述的一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米材料溶液包括但不限于纳米银线水溶液、碳纳米管水溶液、石墨烯水溶液、炭黑水溶液或者Ti3C2水溶液，所述步骤(1)中干燥方式为红外光干燥和鼓风箱干燥中的一种。4.根据权利要求1所述的一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中小分子反应物包括但不限于双5
‑
元环碳酸脂(b5CC)，双6
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元环碳酸脂(b6CC)，双7
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元环碳酸脂(b7CC)，双酚A二缩水甘油醚(DGBA)，三(2
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氨基乙基)胺(TREN)，生物质二胺(Priamine 1074)，1,6
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己二胺，1,3
‑
丙二醇，1,4
‑
丁二醇以及脂肪酸；所诉催化剂为钛酸异丙酯，乙酰丙酮锌以及三乙醇胺中的一种；所述有机溶剂为二氯甲烷以及无水乙醇中的一种；所述步骤(2)中类玻璃高分子预聚体为聚羟基聚氨酯基类玻璃高分子预聚体、聚碳酸酯基类玻璃高分子预聚体或环氧树脂基类玻璃高分子预聚体。5.根据权利要求4所述的一种基于纤维素/类玻璃高分子复合材料的湿度发电装置的制备方法，其特征在于，所述聚羟基聚氨酯类玻璃高分子预聚体制备方法为：小分子反应物5
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元环碳酸脂(b5CC)，双6
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元环碳酸脂(b6CC)或双7
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元环碳酸脂(b7CC)其中一种，与三(2
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氨基乙基)胺(TREN)、生物质二胺(Priamine 1074)或1,6
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己二胺其中一种以摩尔比1:0.5
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1:1溶解在有机溶剂二氯甲烷中；所述聚碳酸脂基类玻璃高分子预聚体制备方法为：小分子反应物5

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，冯子昊，靳刘萍，杨童，赵毅，倪永浩，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：