[發明專利]摩擦納米發電機摩擦層材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811535470.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN111327223B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李偉;陳民芳;趙云;翟永梅
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;C08L1/28;C08L77/06;C08L67/04
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種摩擦納米發電機摩擦層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將摩擦層A和摩擦層B進行激光蝕刻，以使摩擦層A底面的粗糙度達到30~90%，摩擦層B頂面的粗糙度達到30~90%；其中，激光蝕刻的功率0.1~20 W，光刻速度100~2000mm/s，線寬間距為0.001~1 mm；摩擦層材料表面粗糙度采用Image J 軟件統計計算；

2）對摩擦層A底面和摩擦層B頂面分別進行等離子處理，等離子處理的時間為5~20min，等離子處理的電壓為9~13 KV，等離子處理的電流為0.5~0.6 A；

其中：

所述摩擦層A和摩擦層B的尺寸均為（0.1~5）×（0.1~5）cm²；

摩擦層A的厚度為10~100μm，摩擦層A采用策略1或策略2，

策略1：所述摩擦層A為由聚丙烯腈或聚四氟乙烯鋪展成的薄膜；

策略2：制備摩擦層A的方法為：制備易得電子高分子材料，將所述易得電子高分子材料均勻分散在第一溶劑中，得到第一溶膠，將所述第一溶膠鋪成薄膜后于50~100℃且真空度為0.01~0.1 MPa的環境下進行干燥，得到所述摩擦層A，所述易得電子高分子材料為聚二甲基硅氧烷、莎綸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯中的一種或一種以上的混合物；所述第一溶劑為二氯甲烷和有機試劑C的混合物，按體積份數計，所述二氯甲烷和有機試劑C的比為（3~10）:1，所述有機試劑C為酒精、環己酮、三氯甲烷或硅烷偶聯劑；

摩擦層B為厚度0.5~1mm的金屬片或由易失電子高分子材料制成的厚度為10~100μm的薄膜，當摩擦層B為由易失電子高分子材料制成的薄膜時，所述摩擦層B的制備方法為：將所述易失電子高分子材料均勻分散在第二溶劑中，得到第二溶膠，將所述第二溶膠鋪成薄膜后于50~100℃且真空度為0.01~0.1 MPa的環境下進行干燥，得到所述摩擦層B，所述易失電子高分子材料為尼龍66、聚乳酸、乙基纖維素、三甘醇中的兩種或兩種以上的混合物；所述金屬片為鋁片、不銹鋼片、鈦片或鎂鋅鋯合金片，所述鎂鋅鋯合金片的成分為Mg-3Zn-0.5Zr。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑為三氯甲烷、乙醇和硅烷偶聯劑KH550的混合物，其中，按體積份數比，所述三氯甲烷、乙醇和硅聯偶聯劑KH550的比為（4~10）:3:2。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑為二氯甲烷。

4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述易得電子高分子材料的質量份數與所述第一溶劑的體積份數的比為1：（0.2~5），所述質量份數的單位為克，所述體積份數的單位為毫升。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述易失電子高分子材料的質量份數與所述第二溶劑的體積份數的比為1：（0.25~10）；

所述易失電子高分子材料為以下情況之一：

情況一：所述易失電子高分子材料為聚乳酸和乙基纖維素的混合物，其中，按照質量份數計，所述易失電子高分子材料中聚乳酸和乙基纖維素的比為（1~2）:1；

情況二：所述易失電子高分子材料為乙基纖維素和尼龍66的混合物，其中，按照質量份數計，所述易失電子高分子材料中乙基纖維素和尼龍66的比為（1~3）:1。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述易得電子高分子材料為以下情況之一：

情況一：所述易得電子高分子材料為聚二甲基硅氧烷；

情況二：所述易得電子高分子材料為聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯的混合物，按質量份數計，所述聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯的比為（1~2）:1；

情況三：所述易得電子高分子材料為莎綸樹脂和聚苯乙烯的混合物，按質量份數計，所述莎綸樹脂和聚苯乙烯的比為（1~2）:1；

情況四：所述易得電子高分子材料為聚乙烯醇縮丁醛和聚苯乙烯的混合物，按質量份數計，所述聚乙烯醇縮丁醛和聚苯乙烯的比為（1~2）:1。

7.如權利要求1~6中任意一項所述制備方法獲得的摩擦納米發電機摩擦層材料。