[發明專利]基于4D打印的摩擦納米發電機、能量收集裝置及制備方法

在審

• 申請號: 202110038923.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112671259A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 韓建成;黃龍彪
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于，包括上下平行放置的第一基底層(11)和第二基底層(15)，設置在第一基底層(11)下表面的第一導電層(12)，設置在第二基底層(15)上表面的第二導電層(14)，第一導電層(12)和第二導電層(14)之間電性連接，設置在第一導電層(12)下表面或第二導電層(14)上表面的第一摩擦層(13)，其中所述第一基底層(11)、第二基底層(15)和第一摩擦層(13)采用4D打印技術形成，所述第一摩擦層(13)與第二導電層(14)或第一導電層(12)之間設有間隙且進行接觸-分離的往復運動。

2.如權利要求1所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于所述第一基底層(11)、第二基底層(15)和第一摩擦層(13)采用形狀記憶聚合物層或自修復材料層。

3.如權利要求1所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于4D打印采用熔融沉積式打印、油墨直寫打印或數字光處理打印。

4.如權利要求1所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于在第一基底層(11)和第二基底層(15)表面噴涂具有導電物質的揮發溶液，將溶劑揮發后得到第一導電層(12)和第二導電層(14)。

5.如權利要求4所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于所述導電物質包括銀納米線、碳納米管或石墨烯。

6.如權利要求1所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于所述第一摩擦層(13)表面具有凸起或凹槽。

7.如權利要求1所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于第一基底層(11)和第二基底層(15)的兩側端部通過連接部(16)連接成環形結構。

8.如權利要求7所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機，其特征在于所述連接部(16)與第一基底層(11)和第二基底層(15)一體打印而成。

9.一種機械能收集裝置，其特征在于，將權利要求1-8任一項所述的4D打印技術的摩擦納米發電機制成鞋墊形狀，用于收集人體行走產生的機械能。

10.一種如權利要求1-8任一項所述的基于4D打印技術的摩擦納米發電機的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、設計出接觸-分離式摩擦納米發電機模型；

S2、建模后對該模型的工作過程進行受力分析并對電勢場分布進行仿真測試；

S3、將測試好的模型導入切片軟件進行切片分層，根據模型的實際結構選擇加工順序并生成加工指令；

S4、將加工指令導入3D打印機，分別完成對第一基底層、第二基底層以及第一摩擦層的逐層打印加工；若加工過程中打印產品出現不符合使用要求的問題，則返回S1，重新完成模型的設計和仿真測試并生成新的加工指令；

S5、將打印加工完成的第一基底層的底部表面和第二基底層的頂部表面使用噴涂機噴涂摻有導電物質的揮發溶液，將溶劑揮發后即可得到第一導電層和第二導電層；

S6、將制備有導電層的第一基底層、第二基底層和第一摩擦層裝配成摩擦納米發電機。