一种混合纳米发电机制造技术

一种混合纳米发电机，包括碳纤维电极（1）、生物酶发电机（9）和氧化锌纳米线发电机（10）；其中生物酶发电机（9）和氧化锌纳米线发电机（10）依次设置在碳纤维电极（1）上，生物酶发电机（9）包括葡萄糖氧化酶阳极层（5）、漆酶阴极层（4）、导电电极（3）和绝缘层（2），葡萄糖氧化酶阳极层（5）和漆酶阴极层（4）间隔排列设置在碳纤维电极（1）上，葡萄糖氧化酶阳极层（5）和漆酶阴极层（4）中一个设置在导电电极（3）上，通过绝缘层（2）绝缘设置在碳纤维电极（1）上，其中导电电极（3）层叠在绝缘层（2）上；另一个直接设置在碳纤维电极（1）上。采用将生物酶发电机直接涂在碳纤维上，达到测定血压和血糖的整体性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种混合纳米发电装置，具体来说，本技术涉及包含氧化锌纳米线发电机和生物酶发电机的混合纳米发电装置。
技术介绍
2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是:当纳米线(NWs)在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。另一方面，已经开发的生物燃性电池是通过使用活性酶作为催化剂，将生化能转换成电能。Caofeng Pan 等(Angewandte Chemie International EditionVolume50, Issue47, pageslll92 - 11196, Novemberl8, 2011)报道将纳米发电机和生物酶发电机集成在碳纤维形成混合纳米发电机，当其置于生物液中，可以形成一个自供电压力的纳米系统。其中生物酶都是采用先在碳纤维上涂一层软的环氧聚合物作为一个绝缘体，然后在上面成图案放置两个涂有碳纳米管(CNTs)的金电极，随后固定葡萄糖氧化酶(GOx)和漆酶以分别形成阳极和阴极。上述的生物酶电池中阳极、阴极都加绝缘胶、再涂金电极，不能发挥碳纤维导电材质的作用。因此亟待开发一种能够发挥碳纤维导电能力的混合纳米发电机。
技术实现思路
本技术的要解决的技术问题是克服现有混合发电机不能充分发挥碳纤维导电材质作用的缺陷，提供一种将生物酶发电机直接涂在碳纤维上的混合纳米发电机。为了解决上述技术问题，本技术通过如下技术方案实现的:一种混合纳米发电机，该混合纳米发电机包括碳纤维电极(I )、生物酶发电机(9)和氧化锌纳米线发电机(10);其中生物酶发电机(9)和氧化锌纳米线发电机(10)依次直接设置在碳纤维电极(I)上，所述生物酶发电机(9)包括葡萄糖氧化酶阳极层(5)、漆酶阴极层(4)、导电电极(3)和绝缘层(2)，葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)间隔排列设置在碳纤维电极(I)上，葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)之中一个设置在导电电极(3)上，通过绝缘层(2)绝缘设置在碳纤维电极(I)上，其中导电电极(3)层叠在绝缘层(2)上；葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)之中另一个直接设置在碳纤维电极(I)上。其中，所述的碳纤维电极(I)为作为生物酶发电机(9)和氧化锌纳米线发电机(10)的公用电极用于输出电信号。其中，所述漆酶阴极层(4)设置在导电电极(3)上，通过绝缘层(2)绝缘设置在碳纤维电极上(I)上，葡萄糖氧化酶阳极层(5 )直接设置在碳纤维电极(I)上。其中，所述葡萄糖氧化酶阳极层(5 )设置在导电电极(3 )上，通过绝缘层(2 )绝缘设置在碳纤维电极上(I)上，漆酶阴极层(4)直接设置在碳纤维电极(I)上。其中，所述葡萄糖氧化酶阳极和漆酶阴极以葡萄糖氧化酶阳极/漆酶阴极或者漆酶阴极/葡萄糖氧化酶阳极的顺序依次排列在碳纤维电极(I)上。其中，所述氧化锌纳米线发电机(10 )包含生长在碳纤维电极(I)上的氧化锌纳米线阵列层6、涂覆在氧化锌纳米线阵列层(6)上的高分子绝缘层(7)，和与高分子绝缘层(7)相接的电极层(8)。其中，所述导电电极(3)和电极层(8)所用材料分别独立的选自铟锡金属氧化物、石墨烯或银纳米线膜涂层中的一种，或金、银、钼、铝、镍、钛、铬、锡中的任意一种。其中，所述高分子绝缘层(7)所用材料是聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷。其中，所述绝缘层(2)所用材料是PDMS (聚二甲基硅氧烷)、PAN (聚丙烯腈)、PMA(聚甲基丙烯酸酯)、PVC (聚氯乙烯)、PVP (聚乙烯吡咯烷酮)、酚醛树脂胶、天然树脂、环氧聚合物或/和合成树脂中的一种或几种。其中，所述氧化锌纳米线阵列层(6)的氧化锌纳米线垂直生长在碳纤维电极(I)上。本技术的有益的技术效果是:本技术采用将生物酶发电机直接涂在碳纤维上，简化了混合纳米发电机的制造工艺，实现同时或独立地采集机械能或生化能，进而达到混合纳米发电机测定血压和血糖的整体性能。附图说明图1是本技术具体实施方式的结构示意图。图2是本技术产品外观图。图3是本技术另一种具体实施方式的结构示意图。图4是本技术另一种具体实施方式的结构示意图。1-碳纤维电极；2_绝缘层；3_导电电极；4_漆酶阴极层；5_葡萄糖氧化酶阳极层；6-氧化锌纳米线阵列层；7_高分子绝缘层；8_电极层；9_生物酶发电机；10_氧化锌纳米线发电机；11_第一射频发射组件；12_第二射频发射组件。具体实施方式为充分了解本技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本技术做详细说明。本技术采用将生物酶发电机直接涂在碳纤维上，简化了混合纳米发电机的制造工艺，同时能够同步采集机械能和生物能，从而监测血糖变化。本技术所使用的各种材料均为医用级别，包括所述导电电极3和电极层8所用材料铟锡金属氧化物、石墨烯或银纳米线膜涂层中、金、银、钼、铝、镍、钛、铬或锡，高分子绝缘层7所用材料聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷，绝缘层2所用材料PDMS、PAN、PMA、PVC、PVP、酚醛树脂胶、天然树脂、环氧聚合物或/和合成树脂均是可以满足将混合纳米发电机导入到人体体液中的卫生要求。结合附图1-4所示对本技术较佳具体实施方式进行说明。其中图1为葡萄糖氧化酶阳极层5直接与碳纤维电极I连接，漆酶阴极层4通过绝缘层2与碳纤维电极I绝缘连接。图2是图1所述结构的外观图。图3是将本技术结构与射频组件集成后的结构示意图。图4是本技术的另一种具体实施方式，为漆酶阴极层4直接与碳纤维电极I连接，葡萄糖氧化酶阳极5通过绝缘层2与碳纤维电极I连接。具体来说，一种混合纳米发电机，该混合纳米发电机包括碳纤维电极1、生物酶发电机9和氧化锌纳米线发电机10 ;其中生物酶发电机9和氧化锌纳米线发电机10依次直接设置在碳纤维电极I上。所述生物酶发电机(9)包括葡萄糖氧化酶阳极层5、漆酶阴极层4、导电电极3和绝缘层2，葡萄糖氧化酶阳极层5和漆酶阴极层4间隔排列设置在碳纤维电极I上，葡萄糖氧化酶阳极层5和漆酶阴极层4之中仅一个设置在导电电极3上，通过绝缘层2绝缘设置在碳纤维电极I上，其中导电电极3层叠在绝缘层2上；葡萄糖氧化酶阳极层5和漆酶阴极层4之中另一个直接设置在碳纤维电极I上。所述的葡萄糖氧化酶阳极层5和漆酶阴极层4间隔排列设置在碳纤维电极I上，是指葡萄糖氧化酶阳极层5和漆酶阴极层4通过直接或间接方式设置于碳纤维电极I上。其中，在体液中产生电信号时，生物酶发电机9的阳极和阳极是分别通过下述两种方式实现的:漆酶阴极层4设置在导电电极3上，然后通过绝缘层2绝缘设置在碳纤维电极上I上，从而漆酶阴极层4、导电电极3和绝缘层2三者层叠的结构起到阴极的作用；另一方面，葡萄糖氧化酶阳极层5直接涂覆设置在碳纤维电极I上，从而葡萄糖氧化酶阳极层5和碳纤维电极I共同起到阳极的作用；或者，葡萄糖氧化酶阳极层5设置在导电电极3上，然后通过绝缘层2绝缘设置在碳纤维电极上I上，从而葡萄糖氧化酶阳极层5、导电电极3和绝缘层2三者层叠的结构起到阳极的作用；另一方面，漆酶阴极层4直接涂覆设置在碳纤维电极I上，从而漆酶阴极层4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合纳米发电机，其特征在于，该混合纳米发电机包括碳纤维电极（1）、生物酶发电机（9）和氧化锌纳米线发电机（10）；其中生物酶发电机（9）和氧化锌纳米线发电机（10）依次直接设置在碳纤维电极（1）上，所述生物酶发电机（9）包括葡萄糖氧化酶阳极层（5）、漆酶阴极层（4）、导电电极（3）和绝缘层（2），葡萄糖氧化酶阳极层（5）和漆酶阴极层（4）间隔排列设置在碳纤维电极（1）上，葡萄糖氧化酶阳极层（5）和漆酶阴极层（4）之中一个设置在导电电极（3）上，并通过绝缘层（2）绝缘设置在碳纤维电极（1）上，其中导电电极（3）层叠在绝缘层（2）上；葡萄糖氧化酶阳极层（5）和漆酶阴极层（4）之中另一个直接设置在碳纤维电极（1）上。

【技术特征摘要】
1.一种混合纳米发电机，其特征在于，该混合纳米发电机包括碳纤维电极(I)、生物酶发电机(9)和氧化锌纳米线发电机(10);其中生物酶发电机(9)和氧化锌纳米线发电机(10)依次直接设置在碳纤维电极(I)上，所述生物酶发电机(9)包括葡萄糖氧化酶阳极层(5)、漆酶阴极层(4)、导电电极(3)和绝缘层(2)，葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)间隔排列设置在碳纤维电极(I)上，葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)之中一个设置在导电电极(3)上，并通过绝缘层(2)绝缘设置在碳纤维电极(I)上，其中导电电极(3)层叠在绝缘层(2)上；葡萄糖氧化酶阳极层(5)和漆酶阴极层(4)之中另一个直接设置在碳纤维电极(I)上。2.如权利要求1所述的混合纳米发电机，其特征在于，其中所述漆酶阴极层(4)设置在导电电极(3 )上，通过绝缘层(2 )绝缘设置在碳纤维电极上(I)上，葡萄糖氧化酶阳极层(5 )直接设置在碳纤维电极(I)上。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽堂，刘天龙，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：