[發明專利]一種納米發電機及其制備方法

有效

• 申請號: 201910734715.2
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110534639B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 王艷芳;楊文亮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/113;H01L41/29;B82Y40/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種納米發電機，其特征在于，包括由下而上依次逐層連接的金屬基底下電極層(1)、氧化鋅納米線陣列壓電層(2)、絕緣介電層(3)、金屬基底頂電極層(4)和封裝層(5)，所述的金屬基底頂電極層(4)通過熱壓方法制作在絕緣介電層(3)表面，所述的金屬基底頂電極層(4)為柔性金屬箔片，其厚度在0.03-0.5毫米之間；

該納米發電機在彎曲等機械力作用下，由熱壓法制作的金屬基底頂電極層(4)與金屬基底頂電極層(4)一并傳遞應力給氧化鋅納米線陣列壓電層(2)，進而提高納米發電機的輸出性能，具體原理如下：

向上機械彎曲時，氧化鋅納米線陣列壓電層(2)的氧化鋅納米線陣列產生沿著c軸方向的壓應力，再加上金屬基底頂電極層(4)和金屬基底下電極層(1)的相互擠壓，傳遞給氧化鋅納米線陣列壓電層(2)的壓應力使得氧化鋅納米線的底部由于壓電效應產生的電荷有效增加，由此使得該納米發電機的輸出性能大幅提高。

2.根據權利要求1所述的一種納米發電機，其特征在于，所述的金屬基底頂電極層(4)的材料為Zn、Ti、Al、Cu、Ag、Au、SUS中的一種。

3.根據權利要求1所述的一種納米發電機，其特征在于，所述的金屬基底下電極層(1)為Cu、Ag、Au、SUS中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種納米發電機，其特征在于，所述的氧化鋅納米線陣列壓電層(2)沉積在金屬基底下電極層(1)表面，氧化鋅納米線陣列壓電層(2)中的氧化鋅納米線的直徑在30-150納米之間，氧化鋅納米線的長度大于500納米。

5.根據權利要求1所述的一種納米發電機，其特征在于，所述的絕緣介電層(3)分布在氧化鋅納米線陣列壓電層(2)表面，其材料為PDMS或者PMMA。

6.根據權利要求1所述的一種納米發電機，其特征在于，所述的封裝層(5)材料為PDMS。

7.一種權利要求1中所述納米發電機的制備方法，其特征在于，所述的金屬基底頂電極層(4)通過熱壓方法制作在絕緣介電層(3)表面，具體為：

熱壓壓力在1×10³-5×10³帕斯卡之間，熱壓溫度在85-150攝氏度之間。

8.根據權利要求7所述的納米發電機的制備方法，其特征在于，所述的氧化鋅納米線陣列壓電層(2)通過水熱方法沉積在金屬基底下電極層(1)表面；

所述的絕緣介電層(3)采用旋轉涂覆的方法形成，具體為：

旋涂轉數1000-5000rpm，旋涂時間30-150s，涂覆后70度熱板或烘箱處理2小時。