【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米发电，具体涉及一种基于碳碳异质结的动态发电结构及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，纳米发电机作为一种新型发电方式,在微小型器件供能的领域具有巨大潜力。王中林教授提出的传统摩擦纳米发电机基于静电感应和摩擦起电原理，以绝缘材料作为发电材料，可以通过接触-分离和摩擦两种方式产生电能。传统的摩擦纳米发电机具有开路电压大、短路电流小的特点，基于绝缘材料的摩擦纳米发电机的开路电压可达上千伏特，但短路电流只有微安甚至纳安级别，由于阻抗匹配和输出功率低的问题，传统摩擦纳米发电机无法满足实际应用。
2、基于半导体材料的发电，通过半导体材料界面的载流子分离，产生电信号。半导体材料的发电器件相较于传统绝缘材料，具有更大的短路电流，输出性能较好。然而，目前的半导体发电器件普遍通过体材料的相对滑动进行发电，例如公开号为cn109037352a的中国专利利用移动的肖特基结在半导体衬底表面相互接触移动，这种方式需要一个较大的法向压力来保证紧密接触，同时需要较大的切向力驱动以产生相对滑动。这种方式对发电材料的磨损严重，无法长时间稳定工作。公开号为cn114551497a的中国专利中利用压电材料与石墨烯进行结合，通过接触-分离产生电能。压电材料通过受到应力应变使内部结构被挤压，电荷两极分化并形成电场。通过压电薄膜作用下的感应电荷对石墨烯薄膜进行掺杂，这种方式由于压电材料的限制，通常压电材料产生结构形变需要较大的外力，不适用于与收集频率低、幅度小的机械能。因此，急需一种高效、稳定的新型发电方式实现微小设备的供电需求。
>技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种基于碳碳异质结的动态发电结构及其制备方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种基于碳碳异质结的动态发电结构，包括a部分和b部分；
4、所述a部分依次包括支撑衬底一、电极一、碳纳米管薄膜；
5、所述b部分依次包括支撑衬底二、电极二、富勒烯薄膜；
6、所述a部分中的碳纳米管薄膜与所述b部分中的富勒烯薄膜相对设置；
7、所述a部分与b部分通过接触-分离产生电信号。
8、优选地，所述电极一包括金、银、铝、铜中的至少一种。
9、优选地，所述电极二包括金电极。
10、优选地，所述碳纳米管薄膜包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、混合碳纳米管的至少一种。
11、优选地，所述碳纳米管薄膜的厚度为20nm-5μm。
12、优选地，所述富勒烯薄膜包括c60、c70中的至少一种。
13、优选地，所述富勒烯薄膜的厚度为10-500nm。
14、优选地，所述a部分中电极一与碳纳米管薄膜直接接触或设置有空穴传输层。
15、优选地，所述b部分中电极二与富勒烯薄膜直接接触或中间设置有电子传输层。
16、本专利技术还提供了一种上述动态发电结构的制备方法，包括以下步骤：
17、步骤1：在水中加入碳纳米管和十二烷基硫酸钠，超声，获得碳纳米管分散液；
18、步骤2：将步骤1得到的碳纳米管分散液抽滤成碳纳米管薄膜；
19、步骤3：利用热蒸发在支撑衬底一表面蒸镀金、银、铝、铜中的至少一种，得到电极一；利用热蒸发在支撑衬底二表面蒸镀金，得到电极二；
20、步骤4：将载有碳纳米管薄膜的滤膜置于电极一上方，浸入丙酮中，使滤膜完全溶解，得到a部分；
21、步骤5：在电极二上蒸镀富勒烯。
22、优选地，步骤1中所述碳纳米管的加入量为每10ml水加入0.05-2mg碳纳米管。
23、优选地，步骤1中所述十二烷基硫酸钠的加入量为每10ml水加入5mg十二烷基硫酸钠。
24、步骤1中的超声及步骤2中的抽滤均采用本领域常规方法。
25、优选地，步骤3中所述蒸镀速率为蒸镀厚度为100nm。
26、优选地，步骤5中所述蒸镀速率为蒸镀厚度为50-500nm。
27、优选地，所述滤膜包括纤维素滤膜。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
29、(1)本专利技术提出的一种基于碳碳异质结的动态发电结构，因富勒烯和碳纳米管纳米材料特殊的结构特性，二者在微观上会产生原子级别的接触，可以大大提高空穴-电子的分离效率，进而提高发电性能；
30、(2)本专利技术提出的一种基于碳碳异质结的动态发电器件，空穴-电子的分离效率高，不需要利用大的外力进行相对滑动来驱动发电，且不需要整流设备即可直接输出电能；
31、(3)本专利技术提出的一种“接触-分离”的发电方式，可以有效避免相对滑动式发电器件在相对滑动过程中对材料的磨损，并且碳纳米材料的超润滑特性可以进一步降低动态发电的接触过程中的磨损，从而提高发电器件的长期工作能力。
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1.一种基于碳碳异质结的动态发电结构，其特征在于，包括A部分和B部分；
2.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述电极一包括金、银、铝、铜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述电极二包括金电极。
4.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、混合碳纳米管的至少一种。
5.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的厚度为20nm-5μm。
6.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述富勒烯薄膜包括C60、C70中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述富勒烯薄膜的厚度为10-500nm。
8.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述A部分中电极一与碳纳米管薄膜直接接触或设置有空穴传输层；
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的动态发电结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法
...【技术特征摘要】
1.一种基于碳碳异质结的动态发电结构，其特征在于，包括a部分和b部分；
2.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述电极一包括金、银、铝、铜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述电极二包括金电极。
4.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、混合碳纳米管的至少一种。
5.根据权利要求1所述的动态发电结构，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的厚度为20nm-5μm。
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