[發(fā)明專利]一種柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置及其制造方法

有效

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• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104009670A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 薛昊;張敏;高濤;廖建軍;王建樹;邱英強
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;戴深峻

技術領域

本發(fā)明涉及納米發(fā)電裝置，尤其是涉及一種柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置及其制造方法。

背景技術

伴隨著社會的發(fā)展，能源的需求量越來越大，傳統(tǒng)的發(fā)電方式如水力發(fā)電、核燃料發(fā)電、火力發(fā)電、化學能發(fā)電等不但會消耗大量的自然資源，而且會造成大量的環(huán)境污染。同時，電能在運輸?shù)倪^程中存在著大量的損失及危險，增加了成本。

英國《科學》報道，美國佐治亞理工學院王中林教授課題組成功在納米尺度下將機械能轉(zhuǎn)換為電能，在世界上首次研究成功納米發(fā)電裝置，實現(xiàn)了真正意義的納米系統(tǒng)。納米發(fā)電裝置以壓電效應為基礎，可與納米功能器件整合，收集各種形式的機械能，如人體運動、水流等所產(chǎn)生的能量，將其轉(zhuǎn)化為電能提供給納米器件，實現(xiàn)納米器件的自我能量供應。目前，納米機的輸出功率可以驅(qū)動小型的電子設備，如商用發(fā)光二極管。因此，從綠色角度、節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，這種自供電源的納米發(fā)電裝置，無論是在生物、醫(yī)學、人類健康，還是無線通信、傳感、軍事等方面都具有不可估量的價值。且納米發(fā)電裝置符合了當代電子產(chǎn)品逐漸小型化的趨勢，及彌補了現(xiàn)在外部電源攜帶不方便、需經(jīng)常更換、需定期充電等缺點，受到了各國科學家的廣泛關注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決外部電源攜帶不方便、需定時充電等缺點，提供便于攜帶、可自供電能的一種柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置及其制造方法。

所述柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置設有聚對苯二甲酸乙二酯基底、第一金電極、聚二甲基硅氧烷層、有序鈦酸鉍鈉鉀納米纖維、聚酯酰胺膠帶、第二金電極；所述第一金電極濺射于聚對苯二甲酸乙二酯基底上；所述聚二甲基硅氧烷層旋涂于濺射第一金電極處；所述有序鈦酸鉍鈉鉀納米纖維通過聚酯酰胺膠帶固定于聚二甲基硅氧烷層處，所述第二金電極濺射于聚酯酰胺膠帶上表面；第一金電極和第二金電極分別與兩根導線連接，作為納米發(fā)電裝置的信號輸出端。

所述聚對苯二甲酸乙二酯基底長期使用的溫度可達120℃，聚對苯二甲酸乙二酯基底的厚度可根據(jù)實際需要調(diào)整。

所述聚二甲基硅氧烷層的厚度可為80～120μm，優(yōu)選100μm。

所述聚酯酰胺膠帶的承受溫度在200℃以上，聚酯酰胺膠帶的厚度可為80～120μm，優(yōu)選100μm。

在第二金電極表面涂覆一層樹脂或粘上膠帶是起保護第二金電極的作用。

所述柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置的制造方法，包括以下步驟：

1)在柔性聚對苯二甲酸乙二酯基底上濺射第一金電極，引出導線作為納米發(fā)電裝置其一信號輸出端；

2)通過勻膠機在聚對苯二甲酸乙二酯濺射第一金電極處旋涂一層聚二甲基硅氧烷層；

3)用聚酯酰胺薄膠帶將有序鈦酸鉍鈉鉀納米纖維置于旋涂聚二甲基硅氧烷層處；

4)將聚二甲基硅氧烷層放于烘箱中固化；

5)在聚酯酰胺膠帶的上表面濺射上第二金電極，引出導線作為納米發(fā)電裝置另一信號輸出端；

6)在第二金電極表面涂覆一層樹脂或粘上膠帶，即制成柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置。

在步驟4)中，所述固化的溫度可為120℃，符合聚二甲基硅氧烷長期承受溫度，固化的時間可為2h。

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中外部電源攜帶不方便、需定時充電等缺點，提供了便于攜帶、可自供電能的一種柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置，其制造方法簡單。

附圖說明

圖1為根據(jù)實施例1提供的方法所得到的柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置的示意圖；

圖2為柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置在一定壓力下的電壓脈沖輸出。

圖3為柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置在一定壓力下的電流脈沖輸出。

具體實施方式

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明。

實施例1

本實施例提供一種結構如圖1所示的柔性無鉛壓電鈦酸鉍鈉鉀納米發(fā)電裝置的制造方法，包括：

(1)在柔性聚對苯二甲酸乙二酯基底1上濺射一層100nm左右的第一金電極21，引出導線3作為納米發(fā)電裝置其一信號輸出端；

(2)通過勻膠機在聚對苯二甲酸乙二酯基底1濺射第一金電極21處涂覆一層100μm聚二甲基硅氧烷層4；

(3)用聚酯酰胺薄膠帶5將有序鈦酸鉍鈉鉀納米纖維6置于聚二甲基硅氧烷層4旋涂處；

(4)將聚二甲基硅氧烷層4放于烘箱中固化；

(5)在聚酯酰胺膠帶5的上表面濺射上100nm的第二金電極22，引出導線3作為納米發(fā)電裝置另一信號輸出端；