[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

本發明涉及一種納米發電機及其制備方法，該納米發電機包括由下而上依次逐層連接的金屬基底下電極層、氧化鋅納米線陣列壓電層、絕緣介電層、金屬基底頂電極層和封裝層，所述的金屬基底頂電極層通過熱壓方法制作在絕緣介電層表面。與現有技術相比，本發明具有提高納米發電機的輸出性能、適用性廣等優點。

技術領域

本發明涉及納米發電機技術領域，尤其是涉及一種納米發電機及其制備方法。

背景技術

納米發電機能夠將機械能轉換為電能，在自供能能量轉換器件領域具有重要的應用前景和價值。設計提高納米發電機的輸出性能在實際應用中具有重大現實意義。

經過對現有技術的文獻檢索發現，為提高壓電納米發電機的輸出性能，文獻【KimG H,Shin D M,Kim H K,Hwang H Y,Lee S 2015 Effect of the dielectric layer onthe electrical output of a ZnO nanosheet-based nanogenerator Journal of theKorean Physical Society 67 1920-1924】通過改變氧化鋅納米結構的形貌或采用高壓電系數的壓電相材料，比如PZT【Park K I,Son J H,Hwang G T,Jeong C K,Ryu J,Koo M,Choi I,Lee S H,Byun M,Wang Z L,Lee K J 2014Highly-efficient,flexiblepiezoelectric PZT thin film nanogenerator on plastic substrates Adv.Mater.262514-2520】、BaTiO3【Park K I,Xu S,Liu Y,Hwang G T,Kang S L,Wang Z L,Lee K J2010Piezoelectric BaTiO3thin film nanogenerator on plastic substrates NanoLett.104939-4943】等，獲得了具有較高輸出性能的納米發電機。目前納米發電機的頂層金屬電極層通常是磁控濺射沉積或電子束蒸發法等技術制備，所使用的設備昂貴且實驗條件苛刻復雜，然而，簡便、低廉的制備納米發電機頂層金屬電極的方法還未見報道，為此設計一種簡便低廉的新型納米發電機器件對提高能量轉換具有重要現實意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種納米發電機及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種納米發電機，包括由下而上依次逐層連接的金屬基底下電極層、氧化鋅納米線陣列壓電層、絕緣介電層、金屬基底頂電極層和封裝層，所述的金屬基底頂電極層通過熱壓方法制作在絕緣介電層表面。

所述的金屬基底頂電極層為柔性金屬箔片，其厚度在0.03-0.5毫米之間，具體為Zn、Ti、Al、Cu、Ag、Au、SUS中的一種。

所述的金屬基底下電極層為Cu、Ag、Au、SUS中的一種。

所述的氧化鋅納米線陣列壓電層沉積在金屬基底下電極層表面，氧化鋅納米線陣列壓電層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。

所述的絕緣介電層分布在氧化鋅納米線陣列壓電層表面，其材料優選為PDMS或者PMMA。

所述的封裝層材料為PDMS。

一種納米發電機的制備方法，所述的金屬基底頂電極層通過熱壓方法制作在絕緣介電層表面，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；

所述的氧化鋅納米線陣列壓電層通過水熱方法沉積在金屬基底下電極層表面；