[發明專利]一種基于CTAB改性聚苯乙烯復合P(VDF-TrFE)的摩擦電能量轉化器件

有效

• 申請號: 202110299256.7
• 申請日: 2021-03-21
• 公開（公告）號: CN113136042B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張啟龍;姚麗琴;張釗;楊輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L27/16;C08L25/06;C08K5/19;H02N1/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種用于摩擦電能量轉化器件的摩擦正極復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備CTAB改性PS納米顆粒

將4.5克聚乙烯吡咯烷酮和300毫升去離子水混合，機械攪拌半個小時，使其充分溶解；將整個反應體系置于氮氣氣氛下，加入30克苯乙烯后升溫至70℃；然后加入0.75克引發劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽AIBA，保持70℃、攪拌反應24小時；聚合反應結束后，得到平均粒徑為300納米的PS納米顆粒；

取3克PS納米顆粒，充分研磨；然后與0.75克十六烷基三甲基溴化銨共混于300毫升水醇混合溶液中；超聲處理0.5小時后，在室溫下攪拌24小時，得到改性PS納米顆粒；

(2)將0.5克聚偏氟乙烯三氟乙烯P(VDF-TrFE)溶解在5毫升N,N-二甲基甲酰胺中，得到P(VDF-TrFE)溶液；向P(VDF-TrFE)溶液中加入改性PS納米顆粒，超聲分散后室溫下攪拌8小時，得到均勻混合液；

(3)以步驟(2)得到的混合液滴涂制膜，并置于真空烘箱中烘干成型，控制膜厚度在60-70μm，得到摩擦正極復合薄膜；控制步驟(2)中改性PS納米顆粒的加入量，使其在最終復合薄膜產品中的質量占比為5～20％。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水醇混合溶液中，去離子水與乙醇的體積比為1∶9。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，改性PS納米顆粒在復合薄膜中的質量占比為10％。

4.利用權利要求1所述方法制備獲得的摩擦正極復合薄膜進一步制備摩擦電能量轉化器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)以摩擦正極復合薄膜為正極材料，以商用PTFE膜為負極材料，在正極材料與負極材料的外側面分別貼上雙面導電鎳膠作為電極；

(2)用兩根銅線分別連接兩個電極，銅線末端用于連接負載以形成閉合電路；

(3)以聚酰亞胺薄膜完全包裹兩個電極和正負極材料，正極材料與負極材料保持間距以形成剖面為橢圓形中空結構，使正極材料與負極材料能夠進行接觸-分離操作。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述正極材料與負極材料的間距最大不超過4mm。

6.一種基于CTAB改性聚苯乙烯復合P(VDF-TrFE)的摩擦電能量轉化器件，其特征在于，該摩擦電能量轉化器件包括平行布置且保持間距的正極材料與負極材料，在正極材料與負極材料的外側面分別粘有用作電極的雙面導電鎳膠；以兩根銅線分別連接兩個電極，銅線的末端用于連接負載以形成閉合電路；由聚酰亞胺薄膜層完全包裹兩個電極和正負極材料，形成剖面為橢圓形中空結構；

所述正極材料為權利要求1所述方法中制備獲得的摩擦正極復合薄膜；所述負極材料為商用PTFE膜。

7.根據權利要求6所述的摩擦電能量轉化器件，其特征在于，所述電極的面積為2×2cm²。

8.根據權利要求6所述的摩擦電能量轉化器件，其特征在于，所述正極材料與負極材料的間距最大不超過4mm。