[發(fā)明專利]一種摩擦發(fā)電材料、摩擦發(fā)電機及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211206986.9
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115765517A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍衛(wèi)春;陳珍明;黃俊俊;桂成梅;張新星;李鵬;韋師;黃金云;莫田英;羅如;侯桂婷
• 申請（專利權(quán)）人: 賀州學(xué)院
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B05D7/00;B05D7/14;C23C18/16;C23C18/34;C23C18/36;C23C18/40;C23C18/44
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34184
• 代理人: 段曉微

本發(fā)明公開了一種摩擦發(fā)電材料，制備方法包括：將泡沫金屬部分浸入樹脂溶液中，取出晾干后，在泡沫金屬四周固化有樹脂的表面再涂覆樹脂溶液，加熱干燥，即得摩擦發(fā)電材料；所述樹脂溶液包括聚二甲基硅氧烷和固化劑。還公開了一種摩擦發(fā)電機，包括正極、負(fù)極；正極是在摩擦發(fā)電材料未固化有樹脂的泡沫金屬表面固定金屬板得到；負(fù)極是在同一摩擦發(fā)電材料固化有樹脂的泡沫金屬四周固定金屬板得到。所述摩擦發(fā)電機能夠?qū)⒙暷苻D(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)聲能發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于摩擦發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種摩擦發(fā)電材料、摩擦發(fā)電機及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

自2014年起，可穿戴技術(shù)通過融合信息領(lǐng)域和材料領(lǐng)域的技術(shù)，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)和各個大數(shù)據(jù)平臺，對人體的運動狀況、健康狀況、生理狀況等方面的信息進行收集與進一步的加工處理后，成為了新興的數(shù)據(jù)流量入口?？纱┐麟娮釉O(shè)備指的是可以直接穿戴在人體身上的電子產(chǎn)品、或者是可以將其整合到服裝上的電子設(shè)備。其中，傳感器作為可穿戴技術(shù)設(shè)備的核心，能夠?qū)⑷梭w的生理信號或外部的環(huán)境信號轉(zhuǎn)換成電信號，從而為人體和電子信息系統(tǒng)提供了信息傳輸?shù)慕涌凇Ｈ欢?大多數(shù)可穿戴傳感器仍在使用傳統(tǒng)的外接電池來支持它們的工作。傳統(tǒng)能源由于其大尺寸和大重量，不夠環(huán)保，且電池容量與電池重量的線性關(guān)系為傳感器件的小型化帶來了極大的挑戰(zhàn)，無法滿足可穿戴設(shè)備對自身傳感器的舒適度和耐久性的要求，因此對于可穿戴產(chǎn)品的傳感器件來講，擁有能夠有效維持其工作的自生電源信號是非常重要的。

在2012年王中林教授團隊首次提出了摩擦納米發(fā)電機的概念。TENG是一個以麥克斯韋位移電流為驅(qū)動力的設(shè)備，它可將外界低頻、微小的機械能收集起來并轉(zhuǎn)換為電能，應(yīng)用廣泛，具有輸出穩(wěn)定性高、經(jīng)濟適用性好、清潔環(huán)保、易于制備等優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的無源自供電功能，在可穿戴領(lǐng)域的微能源收集中有著廣泛的應(yīng)用前景。目前的摩擦發(fā)電機都是基于外部機械力擠壓、拉伸使材料發(fā)生變形，從而產(chǎn)生電子。但是近年來，無線通信、功能材料、電子信息、微機電系統(tǒng)等技術(shù)快速發(fā)展，基于多樣化的發(fā)電模式(摩擦發(fā)電機將諸如熱能、聲能等不同能量轉(zhuǎn)化為電能)成為了研究者們所關(guān)注的熱點，這對于摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)提出了新的要求。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種摩擦發(fā)電材料、摩擦發(fā)電機及其應(yīng)用，所述摩擦發(fā)電機能將聲能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)聲能發(fā)電，有望在可穿戴產(chǎn)品上應(yīng)用滿足其自供電需求。

本發(fā)明具體方案如下：

本發(fā)明目的之一在于，提供了一種摩擦發(fā)電材料，制備方法包括：將泡沫金屬部分浸入樹脂溶液中，取出晾干后，在泡沫金屬四周固化有樹脂的表面再涂覆樹脂溶液，加熱干燥，即得摩擦發(fā)電材料；所述樹脂溶液包括聚二甲基硅氧烷和固化劑。

本發(fā)明中“部分浸入”是指，一部分泡沫金屬浸泡在樹脂溶液中，另一部分泡沫金屬不與樹脂溶液接觸。對于浸入多少不作具體限定，優(yōu)選地，保證至少0.1cm高度的泡沫金屬處于未浸入的狀態(tài)。如對于長方體/正方體的泡沫金屬，長和寬分別以a、b表示，那么在優(yōu)選方案中至少有(a×b×0.1cm)體積的泡沫金屬未浸入樹脂溶液中。

本發(fā)明中“四周”是指除泡沫金屬上底面、下底面之外的其他面。

對于涂覆樹脂厚度不作具體限定；優(yōu)選地，涂覆厚度≥0.05cm；更優(yōu)選地，涂覆厚度為0.05-0.2cm。

對于固化劑的種類不作具體限定，包括但不限于鄰苯二甲酸二丁酯。

優(yōu)選地，泡沫金屬選自泡沫鎳、泡沫銅、泡沫銀中的一種。

優(yōu)選地，泡沫金屬采用化學(xué)鍍法制備，包括：對多孔聚合物進行活化，將活化后的多孔聚合物浸入金屬離子配體溶液，再浸入還原劑溶液，得到泡沫金屬前驅(qū)體；煅燒泡沫金屬前驅(qū)體，冷卻，即得泡沫金屬。

本發(fā)明所述金屬離子配體溶液是指包含有金屬離子和配位劑的混合溶液；如制備泡沫鎳時，所述金屬離子配體溶液的選擇包括但不限于：硫酸鎳和檸檬酸三鈉的混合溶液。