核壳结构压电材料的制备方法和压电纳米发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114133273A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111511652.8(22)申请日2021.12.06(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人熊娟顾豪爽曾实王钊姚旭肖经浩张名锐赵梓帆周瑞(74)专利代理机构深圳市优赛朝闻专利代理事务所(普通合伙)44454代理人高武龙(51)Int.Cl.C04B41/85(2006.01)C01G15/00(2006.01)H02N2/00(2006.01)H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称核壳结构压电材料的制备方法和压电纳米发电机(57)摘要本申请提供了核壳结构压电材料的制备方法和压电纳米发电机。制备方法包括以下步骤：(1)取钛酸四丁酯、乙酸、乙酰丙酮、乙醇、碱式乙酸铅和乙酰丙酮锆加入到容器中，搅拌，配制成前驱液；(2)取前驱液放入静电纺丝设备中进行静电纺丝，得到薄膜；(3)将薄膜放入退火炉中，进行退火处理；(4)将退火后的薄膜加入到研钵中并加入酒精，得到粉末；(5)取粉末放入离心管中，取液态金属Ga加入离心管密封；(6)将离心管振荡至粉末呈显灰色后，进行超声，制备成核壳结构压电材料Ga‑PZT@GaOx，其中，锆钛酸铅系压电陶瓷PZT为核，无定形态氧化镓GaOx为壳。在核壳结构中，壳层能有效的作为PZT表面缓冲层，保护PZT与PVDF‑TrFE的相互挤压碰撞。CN114133273ACN114133273A权利要求书1/1页1.一种核壳结构压电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取钛酸四丁酯、乙酸、乙酰丙酮、乙醇、碱式乙酸铅和乙酰丙酮锆加入到容器瓶中，搅拌，配制成前驱液；(2)取所述前驱液放入静电纺丝设备中进行静电纺丝，得到静电纺丝薄膜；(3)将所述静电纺丝薄膜放入退火炉中，进行退火处理，得到退火后的薄膜；(4)将所述退火后的薄膜加入到研钵中并加入酒精，研磨至酒精完全挥发，得到粉末；(5)取所述粉末放入离心管中，取液态金属Ga加入所述离心管密封；(6)将所述离心管振荡至粉末呈显灰色后，进行超声，制备成核壳结构压电材料Ga‑PZT@GaOx，其中，锆钛酸铅系压电陶瓷PZT为核，无定形态氧化镓GaOx为壳。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述核壳结构压电材料Ga‑PZT@GaOx中，壳层为3～5nm厚的无定形GaOx。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述核壳结构压电材料Ga‑PZT@GaOx中，壳层表面负载了直径为4～6nm的液态Ga球。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，钛酸四丁酯、乙酸、乙酰丙酮、乙醇、碱式乙酸铅和乙酰丙酮锆的质量比为5.005：13.88：4.4：10.57：8.24：7.8016。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，静电纺丝参数包括：接收板距离为20cm、电压21kV、推进速度1mL/h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，退火处理包括以5℃/min的升温速度升温到400℃，保温30min，之后升温到750℃，保温2h自然降温到室温。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(5)中，粉末与液态金属Ga的质量比为5：8。8.一种压电纳米发电机，包括：第一绝缘层；第二绝缘层；第一金属电极层；第二金属电极层；由根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法得到的核壳结构压电材料形成的压电材料层；其中，所述压电材料层设置在所述第一金属电极层和所述第二金属电极层之间，所述第一金属电极层设置在所述第一绝缘层和所述压电材料层之间，所述第二金属电极层设置在所述第二绝缘层和所述压电材料层之间。9.根据权利要求8所述的压电纳米发电机，其中，所述第一金属电极层和所述第二金属电极层均包括铝箔。10.根据权利要求8所述的压电纳米发电机，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均包括聚酰亚胺。2CN114133273A说明书1/6页核壳结构压电材料的制备方法和压电纳米发电机技术领域[0001]本发明涉及材料领域，更具体地，涉及核壳结构压电材料的制备方法和压电纳米发电机。背景技术[0002]在人类生活环境中，机械能具有形态多样、存在范围广、独立性强等特点，是环境中最丰富的能量之一，但由于其存在形式分散、能量密度小、频率低，常常被忽视与浪费。近年来，随着纳米技术的不断发展进步，一种在纳米尺寸范围内将机械能转换为电能的发电装置—纳米发电机，被研制出来。压电纳米发电机是利用材料的压电性能，将机械能转变为电能的微型发电机。具有压电性能的材料可在机械应力的作用下产生极化并形成表面电荷从而产生电输出。柔性压电纳米发电机具有