[發明專利]一種單電極摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201811050734.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109369928B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 米皓陽;經鑫;劉躍軍
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L29/04;C08L5/04;C08K3/38;H02N1/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明公開了一種單電極摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠及其制備方法。本發明中制備的聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠具有自修復功能，且具有低成本，高導電性，高透明度、超強拉伸性能的特點；本發明中制備的聚二甲基硅氧烷薄膜具有良好的電負性與高透明性，基于聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠與聚二甲基硅氧烷薄膜制備的單電機摩擦納米發電機透明性好，柔性好，性能高，穩定性好。單位面積輸出功率高。屬于納米新能源領域。

技術領域

本發明涉及納米新能源領域，更具體的，涉及一種單電機摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠及其制備方法。

背景技術

納米發電機是一種可以收集自然界機械能并將其轉化為電能的新型裝置。由于目前日益嚴峻的能源短缺和環境污染問題，納米發電機的研發和應用推廣受到了廣泛的重視。摩擦納米發電機是基于摩擦帶電原理開發的能夠通過兩種電性能相反的材料的相互接觸和分離實現機械能和電能的相互轉化。

一般的摩擦納米發電機由電正性材料和電負性材料構成，通過導線連接外接電路從而收集兩種材料循環接觸和分離過程中產生的電荷，因此一般雙電極摩擦納米發電機需要在電正性材料和電負性材料之間保持一定距離的間隙，這就提高了摩擦納米發電機裝置的復雜性和封裝難度。而在生活中許多材料本身帶有一定的電正性，因而可以設計單電極摩擦納米發電機，通過其與這些生活中的電正性材料的接觸來收集由單電極摩擦納米發電機產生的電流，從而大大減小納米發電機的制備成本、提高其耐用性和穩定性?，F用于摩擦納米發電機的材料透明性的柔性差，不利于摩擦納米發電機在某些特殊環境中的應用。

發明內容

針對以上技術問題，本發明提供一種單電極摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠及其制備方法和一種單電極摩擦納米發電機。制備的單電極摩擦納米發電機具有成本低、柔性好，透明度高的特點，可以與外界電正性材料摩擦來實現機械能向電能的轉化，有較高的能量轉化效率和性能穩定性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種單電極摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠及其制備方法，所述聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠的具體制備步驟為：

S1.將聚乙烯醇溶解于去離子水中配制成聚乙烯醇溶液；

S2.在步驟S1聚乙烯醇溶液中加入海藻酸鈉并使其充分溶解得到聚乙烯醇/海藻酸鈉溶液；

S3.將硼酸鈉溶解于去離子水中配制成硼酸鈉溶液；

S4.將聚乙烯醇/海藻酸鈉溶液以及硼酸鈉溶液以一定比例混合，澆注成薄膜，室溫下即可形成聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠。

進一步地，步驟S1所述聚乙烯醇溶液濃度為6%。

進一步地，步驟S2所述海藻酸鈉的加入量為步驟S1中聚乙烯醇質量的1%~4%。

進一步地，步驟S3所述硼酸鈉溶液濃度為6%。

進一步地，步驟S4所述一定比例為3:1~5:1；所述薄膜的厚度為2~5mm。

一種單電極摩擦納米發電機，包括負極材料為聚二甲基硅氧烷，導線以及所述制備方法制備的單電極摩擦納米發電機用聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠，其中，聚二甲基硅氧烷包裹住聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠，導線一端連接聚乙烯醇/海藻酸鈉水凝膠，另一端穿過聚二甲基硅氧烷連接外部電路以導出電流。

進一步地，所述聚二甲基硅氧烷的具體制備步驟為：

Y1.將聚二甲基硅氧烷預聚物A料與交聯劑B料按一定比例在室溫下攪拌混合均勻后倒入內嵌有塑料片的矩形塑料模具中；

Y2.將聚二甲基硅氧烷在一定溫度下交聯一段時間，將交聯后的聚二甲基硅氧烷從塑料模具中取出，即可獲得具有中空結構的可拉伸聚二甲基硅氧烷。

進一步地，步驟Y1所述一定比例為10:1。