基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，包括正摩擦层和负摩擦层，正负摩擦层选用柔性薄膜作为电极基础材料，正负摩擦极均以柔性材料为基底，正摩擦层和负摩擦层之间存在间隔距离，两摩擦层边缘电性连接，相对连接处两摩擦层能够接触产生正负静电荷，电子在两电极层间流动形成交流电。本发明专利技术正负摩擦层选用柔性薄膜作为电极基础材料，获得高介电常数的同时保证聚合物基质的柔韧及拉伸性，有效提高TENG的输出电功率，输出更好的电性能。输出更好的电性能。输出更好的电性能。

【技术实现步骤摘要】
基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机及其制备方法


[0001]本专利技术属于摩擦纳米发电机
，涉及基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，还涉及上述基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机的制备方法。

技术介绍

[0002]摩擦纳米发电机(TENG)是现有将机械能转化为电能的最小发电机，与压电纳米发电机(PENG)相比，TENG具有高输出、高效率、低成本、结构设计简单、稳定性优异以及环境友好等优点。根据摩擦电效应以及静电感应的耦合机制，当电极性不同的两种摩擦材料相接触后会在接触面产生电荷，当正负电极分离时会产生电势差，从而形成外部电路的电流输出。
[0003]TENG不仅有效地将机械能转换为电能，还可作为自供电传感器应用于人体运动检测、医疗保健、基础设施监控和安全等领域。与此同时，近年来柔性电子器件作为未来电子器件发展的方向之一备受瞩目。相较于传统电子元器件，柔性电子的器件具有轻便、薄、柔软、可弯曲等特点，具有较高的灵活性、伸展性和弯曲性。由此，可穿戴器件、医用可植入器件、电子皮肤以及智能电子织物等概念被不断提出，组成了未来人类生活蓝图的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，包括正摩擦层(2)和负摩擦层(3)，正负摩擦层(2)选用柔性薄膜作为电极基础材料，正负摩擦极均以柔性材料为基底，正摩擦层(2)和负摩擦层(3)之间存在间隔距离，两摩擦层边缘电性连接，相对连接处两摩擦层能够接触产生正负静电荷，电子在两电极层间流动形成交流电。2.根据权利要求1所述的基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，所述负摩擦层(3)为带有均立方体微结构的PDMS/PVDF
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HFP/PAM复合薄膜，通过使用微纳立方体膜具，来制作立方体微结构负摩擦层薄膜。3.根据权利要求1所述的基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，所述正摩擦层(2)为PAM/CITf/MWCNT/FCNT/RGO柔性超疏水复合薄膜，正摩擦电极材料在PAM水凝胶表面实现刮涂；正摩擦层(2)柔性超疏水复合薄膜的组分包括CITf、MWCNT、FCNT与RGO的混合纳米颗粒形成的复合薄膜。4.基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机的制备方法，制备上述权利要求1所述的基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机，具体按照以下步骤实施：步骤1、制备PDMS/PVDF
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HFP/PAM复合薄膜；步骤2、制备PAM/CITf/MWCNT/FCNT/RGO柔性超疏水薄膜；步骤3、进行器件的组装。5.根据权利要求4所述的基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、将聚丙烯酰胺纳米颗粒、PVDF
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HFP纳米颗粒加入在氯仿溶液中，搅拌均匀分散，得到氯仿混合物；控制溶液中PAM纳米颗粒的质量占比为10％，控制PVDF
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HFP纳米颗粒的质量占比均为5％；在40～50rpm转速下，搅拌1～2h；步骤1.2、将步骤1.1中得到的氯仿混合物不断搅拌至充分混合，经0.5～1h超声处理以蒸发混合物中的氯仿，得到混合基体；步骤1.3、将固化剂与PDMS按照以1：10的重量比加入到步骤1.2中混合基体中，将PAM、PVDF
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HFP与PDMS的混合物经超声处理15分钟以去除混合物的气泡，将混合物转移至带有均匀立方体微结构的聚四氟乙烯膜空腔中得到复合膜，控制复合膜的厚度在135
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155μm范围内；步骤1.4、将复合膜在80℃的条件下置于烘箱固化2小时，并再于室温条件下固化24h，得到PDMS/PVDF
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HFP/PAM复合薄膜。6.根据权利要求5所述的基于超疏水薄膜的柔性摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：步骤2.1、进行RGO的制备；步骤2.2、制备PAM/CITf/MWCNT/FCNT/RGO复合薄膜。7.根据权利要求6所述的基于超疏水...

【专利技术属性】
技术研发人员：常晶晶，马馨童，林珍华，焦勇，郭兴，胡赵胜，苏杰，魏葳，赵雪，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：