[發明專利]一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機及其制備方法

有效

• 申請號: 202010182994.9
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111355402B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 孫娜;劉盼雷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;周蜜

1.一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機，包括導線，其特征在于：所述摩擦納米發電機還包括與皮膚接觸的摩擦起電層及依次位于摩擦起電層下方的交聯層、自愈電極層和支撐層；所述導線位于所述自愈電極層和所述支撐層之間；

所述摩擦起電層為CNTs和PDMS形成的CNTs/PDMS復合薄膜；CNTs的長徑比為2000～4000；CNTs/PDMS復合薄膜的厚度為100μm～110μm；所述摩擦起電層中0＜CNTs的質量分數＜0.07％；

所述交聯層為PDMS和PMHS形成的混合物，PDMS和PMHS的質量比為15:1～30:1；

所述自愈電極層為添加有石墨烯和甘油的PVA水凝膠；

所述支撐層為1mm～3mm厚的PDMS薄膜。

2.如權利要求1所述的一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機，其特征在于：所述摩擦起電層中CNTs的質量分數為0.005％～0.05％。

3.如權利要求1所述的一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機，其特征在于：所述自愈電極層中，石墨烯的質量分數為0.16％～0.65％；甘油的質量分數為1.4％～1.7％。

4.如權利要求1所述的一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機，其特征在于：所述PVA水凝膠中PVA的質量分數為8.06％～8.13％。

5.一種如權利要求1～4任意一項所述的高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

(1)摩擦起電層的制備

取PDMS預聚物加入到氯仿中，攪拌混合均勻后，加入CNTs分散液，在70℃～75℃下，磁力攪拌2h～3h，揮發溶劑，將混合溶液放入80℃～85℃的鼓風干燥箱中，繼續處理1h～1.5h，保證溶劑揮發完全；然后加入PDMS固化劑，攪拌均勻，抽真空排除氣泡，得到含有CNTs和PDMS的混合液；然后將所述混合液均勻旋涂在疏水處理后的玻璃片上，旋涂厚度為100μm～110μm，加熱固化后，室溫下冷卻，揭膜，得到摩擦起電層；

(2)自愈電極層的制備

將PVA、石墨烯和甘油溶解在去離子水中，加熱攪拌混合均勻后形成分散液，向分散液中按先后順序依次加入瓊脂糖和殼聚糖，充分攪拌，加入硼酸鈉溶液，攪拌混合均勻后得到添加有石墨烯和甘油的PVA水凝膠；將得到的PVA水凝膠放入涂有硼酸鈉溶液的模具中，壓制得到自愈電極層；

(3)交聯劑的制備

將PDMS與PMHS混合，攪拌均勻后得到交聯劑；

(4)高輸出自愈型摩擦納米發電機的制備

將PDMS倒入模具中形成1mm～3mm厚的薄膜作為支撐層，將自愈電極層放置在支撐層上，并將導線插入自愈電極層和支撐層之間，在自愈電極層的上表面涂覆交聯劑，形成交聯層，將摩擦起電層放置在交聯層上，得到一種高輸出自愈型摩擦納米發電機。

6.如權利要求5所述的一種高輸出自愈型單電極式摩擦納米發電機的制備方法，其特征在于：所述CNTs通過以丙烯為碳源，蛭石為催化劑，采用化學氣相沉積法在流化床反應器中制備得到。