一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机制造技术

本申请涉及新能源技术领域的一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机，包括层叠的摩擦层、电极层和支撑层，所述摩擦层为玉米醇溶蛋白薄膜。本申请的单电极滑动直流摩擦纳米发电机基于可降解的Zein薄膜，其具有结构简单、便于携带、绿色环保的优点，并减少了对其他器件造成的伤害，降低了对摩擦层材料的要求。降低了对摩擦层材料的要求。降低了对摩擦层材料的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机


[0001]本申请涉及新能源
，尤其是涉及一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机。

技术介绍

[0002]摩擦纳米发电机是一种新型的能量收集方式，可将各种机械能有效地转换为电能，特别是在收集微小和低频的机械能方面有着无可比拟的优越性。
[0003]目前的摩擦纳米发电机，如基于空气击穿的摩擦纳米发电机和双电极滑块直流摩擦纳米发电机，其中，基于空气击穿的摩擦纳米发电机需要有空气击穿电极，且空气击穿电压很高，容易对其他器件造成伤害，双电极滑块直流摩擦纳米发电机需要两个电极，且三个摩擦层之间需要满足严格的得失电子规律，对摩擦层材料要求很高。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请提供一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机，可以减少对其他器件造成的伤害，降低对摩擦层材料的要求，并具有结构简单、便于携带、绿色环保的优点。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机，包括层叠的摩擦层、电极层和支撑层，所述摩擦层为玉米醇溶蛋白薄膜。
[0006]通过使用本技术方案中的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，基于玉米醇溶蛋白薄膜良好的机械性能，理想的摩擦性能，且无毒并可生物降解，具有生物相容性，将其与作为摩擦对象如衣服等材料摩擦时，对人体环保无害，只用了一个电极，一个摩擦层滑动摩擦衣服等摩擦对象就可产生相应的直流，结构更简单，材料限制小；减少了因空气击穿电极对其他器件造成的伤害，降低了对摩擦层材料的要求，且便于携带。
[0007]另外，根据本申请的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，还可具有如下附加的技术特征：
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述玉米醇溶蛋白薄膜的厚度为0.05
‑
0.2mm。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述支撑层的厚度不大于0.5mm。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述电极层的厚度为0.05
‑
0.1mm。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述玉米醇溶蛋白薄膜的制备包括：将玉米醇溶蛋白溶解在70％乙醇溶液中并在室温下搅拌，然后在室温下加入12.5％的戊二醛溶液并搅拌，之后将搅拌好的溶液倒入模具中，在室温下静置，得到玉米醇溶蛋白薄膜。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述玉米醇溶蛋白溶解在70％乙醇溶液中的搅拌时间为20min，加入12.5％的戊二醛溶液后的搅拌时间为10min。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述的将搅拌好的溶液倒入模具中后在室温下静置24h。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述模具为亚克力模具。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述支撑层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供本专利技术所述的单电极滑动直流摩擦纳米发电机在制备柔性可穿戴电子产品中的应用。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述柔性可穿戴电子产品可以为可穿戴电子传感器。
附图说明
[0018]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0019]图1是本申请实施方式单电极滑动直流摩擦纳米发电机的整体结构示意图；
[0020]图2是玉米醇溶蛋白薄膜的制备流程图及玉米醇溶蛋白薄膜的表面形貌图，图2a是玉米醇溶蛋白薄膜的制备流程图，图2b是玉米醇溶蛋白薄膜的原子力显微镜测量的表面形貌图，图2c是玉米醇溶蛋白薄膜的扫描电子显微镜测量的表面形貌图；
[0021]图3是直流摩擦纳米发电机的结构图及工作模式图，图3a是直流摩擦纳米发电机的结构图，图3b是直流摩擦纳米发电机的工作原理图；
[0022]图4是不同织物的摩擦测试图，图4a是不同织物的输出性能图，图4b是Zein
‑‑
人造革TENG的电荷量转移效果图，图4c是人造革的充电性能图，图4d是不同织物的充电性能图；
[0023]图5是Zein薄膜摩擦损耗测试图，图5a是Zein薄膜在人造皮革上的摩擦电压图，图5b是Zein
‑
人造革TENG点亮LED灯的测试图，图5c
‑
f是Zein薄膜分别与不同织物摩擦的电信号图。
[0024]附图中各标号表示如下：1、支撑层；2、电极层；3、摩擦层。
具体实施方式
[0025]应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0027]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0028]下面结合附图对本申请实施例提供的单电极滑动直流摩擦纳米发电机进行说明。
[0029]本申请实施例公开一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机。如图1所示，单电极滑动直流摩擦纳米发电机包括层叠的摩擦层3、电极层2和支撑层1，其中，摩擦层3为玉米醇溶蛋
白薄膜。
[0030]玉米醇溶蛋白薄膜具有良好的机械性能，是一种理想的摩擦层材料，且无毒并可生物降解，具有生物相容性，将其与作为摩擦对象如衣服等材料摩擦时，对人体是无害的，也是环保的。通过使用本技术方案中的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，只用了一个电极，一个摩擦层滑动摩擦衣服等摩擦对象就可产生相应的直流，结构更简单，材料限制更小；减少了因空气击穿电极对其他器件造成的伤害，降低了对摩擦层材料的要求，且便于携带、绿色环保。
[0031]玉米醇溶蛋白是从玉米面筋中提取的，是玉米胚乳组织中储存蛋白质的主要形式，几乎占玉米中总蛋白质含量的80％。玉米醇溶蛋白是一种可再生且相对便宜的原材料。玉米醇溶蛋白还具有独特的成膜特性。玉米蛋白含有丰富的含硫氨基酸，蛋白质分子通过强二硫键和疏水键连接，这是玉米醇溶蛋白容易形成薄膜的基础。当膜液被涂布后，随着溶剂的蒸发和薄膜的脱水干燥，成膜液中的蛋白质浓度会增加。当浓度超过一定值时，蛋白质凝结，在分子间形成氢键、二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电极滑动直流摩擦纳米发电机，其特征在于，包括层叠的摩擦层、电极层和支撑层，所述摩擦层为玉米醇溶蛋白薄膜。2.根据权利要求1所述的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白薄膜的厚度为0.05
‑
0.2mm。3.根据权利要求1所述的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，其特征在于，所述支撑层的厚度不大于0.5mm。4.根据权利要求1所述的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，其特征在于，所述电极层的厚度为0.05
‑
0.1mm。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的单电极滑动直流摩擦纳米发电机，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白薄膜的制备包括：将玉米醇溶蛋白溶解在70％乙醇溶液中并在室温下搅拌，然后在室温下加入12.5％的戊二醛溶液并搅拌，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，汪姝汀，鲁福琪，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：