一种面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜及其制作方法，本发明专利技术通过超声技术或者磁力搅拌技术制得纳米颗粒分散液，通过喷涂、蒸发、抽真空等办法实现微孔纤维和纳米颗粒的复合薄膜；通过热压的办法实现复合微孔纤维和纳米颗粒的薄膜与顶层和底层致密的可驻极的聚合物的粘结；通过高压电场的作用，制得复合微孔纤维和纳米颗粒的三明治驻极体薄膜。本发明专利技术可以提高驻极体薄膜的表面电势，增加中间层界面缺陷，提供更多的电荷存储空间，以及提高电荷的稳定性。本发明专利技术的微纳复合驻极体薄膜可以达到较高的表面电势以及拥有较好的稳定性。通过静电感应原理，在微型静电发电机、主动式传感等场景有着应用前景。主动式传感等场景有着应用前景。主动式传感等场景有着应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜及其制作方法


[0001]本专利技术属于传感和微能源采集领域，特别涉及一种面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着驻极体相关应用领域的发展，基于静电感应的原理，驻极体薄膜在穿戴式主动式传感器、微型发电机等领域迅速发展。但是传统的驻极体薄膜的制备方法很难在限定面积和较薄的厚度内达到高表面电势和高稳定性的性能，阻碍了驻极体薄膜在微型静电发电机发展。
[0003]目前常见的驻极体薄膜的制备方法是对单层的聚合物薄膜进行放电驻极，但该方法存在一些缺点，例如：驻极体薄膜性能不稳定，表面电荷容易失效等。公开的制备驻极体薄膜的专利有“CN 107663276A”提出了一种“纳米离子
‑
高分子聚合物复合驻极体薄膜”，其主要是提出了一种纳米粒子分散液和高分子聚合物分散液的混合溶液成膜的办法，该方法可应用于摩擦发电机的制备。该专利是一种基于分散液成膜的技术，未具体涉及成膜后表面形貌对放电效果的提升作用；而本专利是基于微孔的可驻极的聚合物薄膜(表面成纤维交织状)混合微纳米颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将纳米颗粒分散液均匀分散于去离子水溶剂中，通过磁力搅拌或者超声搅拌，如需要加热，则放入30℃～100℃的水浴锅中，最终制备成均匀且稳定的质量百分比为10％～40％的均一的低浓度纳米颗粒分散液；2)复合微孔纤维和纳米颗粒的薄膜制作：将制备好的低浓度纳米颗粒分散液装入喷笔的溶液腔中，在通风厨中，通过喷涂的办法在微孔纤维薄膜表面上喷涂一层纳米颗粒分散液，通过喷笔的气压将纳米颗粒喷到微孔纤维薄膜的纤维间隙之间，喷涂之后将微孔纤维薄膜放入60℃烘箱中烘干，之后按照上述步骤喷涂微孔纤维薄膜的背面，如此反复双面喷涂和烘干步骤3～5次，最后制得复合微孔纤维和纳米颗粒的薄膜；3)复合微孔纤维和纳米颗粒的三明治薄膜的制作：首先，超声清洗致密的可驻极的聚合物薄膜，之后放入60℃烘箱中烘干，接下来，按照从上到下依次为：致密的可驻极的聚合物薄膜、复合微孔纤维和纳米颗粒的薄膜、致密的可驻极的聚合物薄膜的顺序堆叠，并将该堆叠的三层薄膜夹在两层具有高耐热性的聚酰亚胺薄膜的中间，之后将上述五层薄膜放置在加热台上，并放置适当重量的砝码，热压10～30min，形成复合微孔纤维和纳米颗粒的三明治薄膜；4)电晕放电的方法制作三明治驻极体薄膜：将复合微孔纤维和纳米颗粒的三明治薄膜贴附在电晕放电装置的下电极板上，在相对湿度RH为40～55％的条件下，在针尖上施加
‑
10kV～
‑
18kV的电压，采用占空比为0.1
‑
1间歇式直流加电压方式，针尖距离下电极0.1～5cm，在适当的温度下，放电1～10分钟，最终制得复合微孔纤维和纳米颗粒的三明治驻极体薄膜，即微纳复合驻极体薄膜。2.根据权利要求1所述的面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜制作方法，其特征在于：所述纳米颗粒的材料为聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚丙烯、聚全氟乙丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯二氧化硅中的一种，所述纳米颗粒的粒径为0.01～500nm。3.根据权利要求2所述的面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜制作方法，其特征在于：所述均匀分散步骤中，所涉及的磁力搅拌或者超声搅拌操作为：将分散液在室温下磁力搅拌10～30min，或者在温度为30～50℃、功率为60～100W的条件下超声震荡10～30min。4.根据权利要求3所述的面向微能采集的微纳复合驻极体薄膜制作方法，其特征在于：所述的微孔纤维薄膜的材料为可驻极的聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚丙烯、聚全氟乙丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓升，崔进京，王一琳，文丹良，李俊伟，龚雪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：