[發明專利]一種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法及摩擦納米發電機和應用

在審

• 申請號: 202211250702.6
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115912984A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 王秀通;吳沿;楊黎暉;牛建民;南有博;周暉;徐慧;王麗菲;于騰;侯保榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所;青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心;上海船舶工藝研究所（中國船舶集團有限公司第十一研究所）
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 宋蓮英

本發明提出了一種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法及摩擦納米發電機和應用。本發明包括以下步驟：1)取商業食用鹽，研磨，篩分，得食用鹽粉末；2)將食用鹽粉末噴撒到鋁板上，超聲，得鋁模板；3)取預聚體和固化劑，混合均勻，在真空狀態下，靜置30?40min，得聚二甲基硅氧烷；4)將聚二甲基硅氧烷刮涂到鋁模板上，于50?65℃下，真空干燥2.0?2.5h，剝離，得摩擦納米發電機用負極摩擦材料。本發明的模板表面凹坑多且細密，所得的負極摩擦材料表面粗糙度大，工藝簡單，成本低，可大面積制備，模板可反復使用，經濟實用；所得的摩擦納米發電機具有良好的供電能力，應用前景好，可用于金屬的腐蝕防護，防腐效果好。

技術領域

本發明涉及摩擦發電機的技術領域，特別是指一種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法及摩擦納米發電機和應用。

背景技術

腐蝕是自然界中所有材料都要面對的失效和破壞現象。它給人類社會造成了巨大的損失，比如：資源消耗、環境污染和工業事故的發生，危及人類健康和安全，并造成巨大的經濟損失。據有關統計，每年腐蝕損失約占各國國內生產總值(GDP)的3-5％，每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料約為金屬年產量的10-40％。在電化學腐蝕防護技術中，外加電流法需要外部電源，在能源供給上需要改進。2012年，科技工作者首次提出了基于摩擦起電效應和靜電感應效應耦合的摩擦納米發電機，這種摩擦納米發電機有四種基本的工作模式，可以收集不同形式的能量，包括人體運動、振動、輪胎轉動、風能、水能等。摩擦納米發電機具有重量輕、成本低、結構多樣、材料選擇廣泛甚至在低工作頻率下具有極高的效率等優點，很多技術人員將摩擦納米發電機和外加電流陰極保護法結合，實現了金屬陰極的保護，完成了能源的收集和自我利用。

摩擦納米發電機主要由第一電極、第一摩擦材料、第二摩擦材料和第二電極組成，第一電極和第一摩擦材料組成負極，第一電極通常采用銅制成，第一摩擦材料又稱為負極摩擦材料，通常是聚二甲基硅氧烷膜；第二摩擦材料和第二電極組成正極，第二摩擦材料也稱為正極摩擦材料，正極摩擦材料通常選用鋁，鋁本身即可以導電，它自己也是電極，鋁可以直接用在正極。現有的聚二甲基硅氧烷膜負極摩擦材料表面光滑，有效摩擦面積小，由其所得的摩擦納米發電機供電能力差，使其應用受到限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法及摩擦納米發電機和應用，旨在解決現有技術中用作摩擦納米發電機負極摩擦材料的聚二甲基硅氧烷膜表面光滑、有效摩擦面積小使其所得的摩擦納米發電機供電能力差且應用受到限制的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：

在一個方面，本發明的一種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：1)取商業食用鹽，研磨，篩分，得食用鹽粉末；2)取鋁板，將步驟1)所得的食用鹽粉末噴撒到鋁板上，噴撒壓力為5-7KPa，噴撒時間為3-4min，超聲20-30min，得鋁模板；3)取預聚體和固化劑，預聚體與固化劑的重量比為10-12:1，混合均勻，在真空狀態下，靜置30-40min，得聚二甲基硅氧烷；4)將步驟3)所得的聚二甲基硅氧烷刮涂到步驟2)所得的鋁模板上，得到一層厚度為450-650μm的聚二甲基硅氧烷膜，于50-65℃下，真空干燥2.0-2.5h，剝離，得一側具有微納結構的摩擦納米發電機用負極摩擦材料。

本發明將食用鹽粉末噴撒到鋁板上從而制備鋁模板，這種鋁模板表面凹坑多且細密，由其所得的摩擦納米發電機用負極摩擦材料表面粗糙度大，而且，這種鋁模板可反復使用，實用性強，這種摩擦納米發電機用負極摩擦材料的制備方法工藝簡單，成本低，可大面積制備，易于實現產業化；這種摩擦納米發電機在應用于商業電子設備供能時，表現出較好的供電能力，應用前景良好；而且，這種摩擦納米發電機耦合的陰極保護技術，應用于金屬的腐蝕防護時，金屬陰極的電位大大降至自腐蝕電位以下，有效減緩或抑制金屬腐蝕，在自供電防腐方面具有較大的應用潛力。