[發明專利]基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器

在審

• 申請號: 202010430156.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111682796A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 何大平;沈杰;張華章
• 申請（專利權）人: 武漢漢烯科技有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;C01B32/184;C01B32/198
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

1.基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，包括柔性基底(1)，以及固定在柔性基底(1)表面的疊層結構壓電發電單元，所述疊層結構壓電發電單元表面設置有導線(4)，所述導線(4)用于引出柔性壓電能量收集器發生拉伸變形后產生的電荷/電壓，所述疊層結構壓電發電單元包括負泊松比宏觀石墨烯膜(3)和柔性壓電膜(2)。

2.根據權利要求1所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述疊層結構壓電發電單元中，所述負泊松比宏觀石墨烯膜(3)固定在柔性壓電膜(2)的上下兩側。

3.根據權利要求1所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述負泊松比宏觀石墨烯膜(3)的制備方法包括以下步驟：

步驟1、采用改進氧化法或電化學剝離法制備氧化石墨烯；

步驟2、將氧化石墨烯用超純水分散，形成固含量為2-4％的氧化石墨烯分散液，采用流延法將氧化石墨烯分散液制成氧化石墨烯膜；

步驟3、將步驟2中所得氧化石墨烯膜置于高溫石墨化爐中，在惰性氣氛保護下經2000-3000℃高溫處理，得到負泊松比宏觀石墨烯膜(3)。

4.根據權利要求2所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述負泊松比宏觀石墨烯膜(3)厚度為5-200μm，泊松比為﹣0.5-0，楊氏模量為0.01-20GPa，電導率不低于10⁴S/m。

5.根據權利要求2所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述壓電膜(2)由PVDF及其共聚物或壓電復合材料中的至少一種制成，厚度為10-100μm。

6.根據權利要求1所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述柔性基底(1)由PET、聚酰亞胺、環氧樹脂、鋁、銅和不銹鋼中的至少一種制成，厚度為50-500μm。

7.根據權利要求1所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，所述疊層結構壓電發電單元的數量為一個或多個，所述疊層結構壓電發電單元以橫向、縱向或陣列形式布置于基底之上，多個疊層結構壓電發電單元之間的電學連接方式是串聯或并聯。

8.根據權利要求1所述的基于負泊松比宏觀石墨烯膜的柔性壓電能量收集器，其特征在于，柔性壓電能量收集器在工作時，疊層結構壓電發電單元中的壓電膜(2)與負泊松比宏觀石墨烯膜(3)之間存在應變耦合，使得壓電膜(2)在其面內兩個垂直的方向上都受到了拉伸。