一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法.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CN109167529A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201811007337.X(22)申请日2018.08.31(71)申请人内蒙古科技大学地址014010内蒙古自治区包头市昆都仑区阿尔丁大街7号内蒙古科技大学(72)发明人郝喜红张嘉汉李雍孙宁宁杜金花王炫力(74)专利代理机构北京挺立专利事务所(普通合伙)11265代理人刘少伟(51)Int.Cl.H02N1/04(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图9页(54)发明名称一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法，包括如下步骤：首先配置含氟聚合物溶液；再将所得溶液加入注射器，并在静电场环境下以液滴和纤维的形式同时喷射到覆有铝箔的滚轮接收器上；其次，在常温干燥、挥发溶剂后，从铝箔上剥离含氟聚合物摩擦层，最终得到具有三种仿生结构的摩擦层；本发明成功将多孔摩擦层的孔径降低到400nm以下，厚度降低为十几个微米，并同时在其上下表面分别自组装疏水和亲水的仿生结构，在通过纳孔结构引起的附加静电效应显著提高材料电性能的同时，还提高了材料的性能稳定性与使用舒适度；本发明制备工艺简易，操作简便，成本低廉，可批量化生产。CN109167529ACN109167529A权利要求书1/1页1.一种纳米发电机用仿生摩擦层,其特征在于,所述摩擦层内部为孔径均一、均匀分布、仿松质骨结构的仿生纳米孔结构，摩擦层下表面结构为仿根部毛细管结构的仿生亲水结构，其接触角小于90°；摩擦层上表面结构为仿荷叶表面纳米棒阵列结构的仿生疏水结构，其接触角大于90°。2.根据权利1所述的纳米发电机用仿生摩擦层，其特征在于：所述摩擦层的厚度小于15μm。3.根据权利1所述的纳米发电机用仿生摩擦层，其特征在于：所述仿生纳米孔结构的孔径为200nm~400nm，孔隙度为50%~60%。4.根据权利1所述的纳米发电机用仿生摩擦层，其特征在于：所述仿生亲水结构的接触角为60°~80°。5.根据权利1所述的纳米发电机用仿生摩擦层，其特征在于：所述仿生疏水结构的接触角大于140°。6.一种纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：1）将含氟聚合物加入丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中，配置含氟聚合物溶液；2）将步骤1）所得含氟聚合物溶液加入注射器中，将不锈钢针头安装到注射器前端，在针头前方安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆铝箔；3）在不锈钢针头上施加正电压，在滚轮接收器上施加负电压；滚轮接收器转动的同时，推进注射器，使含氟聚合物溶液喷出针头直至含氟聚合物全部喷到包覆于滚轮接收器的铝箔上，得到含氟聚合物前驱体；4）常温干燥步骤3）中被铝箔接收的含氟聚合物，待丙酮、二甲基亚砜挥发完全后得到具有仿生纳孔、亲水结构的摩擦层；5）将步骤4）所得摩擦层从铝箔上撕下，得到具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层。7.根据权利要求6所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：所述丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中二甲基亚砜的体积占比为60%~80%，丙酮的体积占比为40%~20%；所述含氟聚合物为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种；所述含氟聚合物溶液的质量浓度为13%~15%。8.根据权利要求6所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：步骤2）中加入注射器中含氟聚合物溶液的体积为4mL~6mL；不锈钢针头的型号为20号、21号、22号、23号中的任一种；不锈钢针头与滚轮接收器之间的距离为6cm~10cm；铝箔的型号为8011铝箔。9.根据权利要求6所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：步骤3）中不锈钢针头上施加的正电压为10kV~20kV，在滚轮接收器上施加的负电压为0~5kV；推出含氟聚合物溶液的速度为0.8mL/h~1.2mL/h；含氟聚合物以液滴和纤维两种状态共存的形式喷出针头；滚轮接收器的旋转速度为5rpm~35rpm。2CN109167529A说明书1/7页一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及摩擦纳米发电技术领域，具体地指一种具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层及其制备方法。背景技术[0002]近年来，可穿戴电子设备与便携式电子器件发展迅速，被广泛运用于物联网、无线传感系统、人机交互、健康监测、安全系统、智能皮肤等领域；可穿戴与便携式电子器件的广泛应用也为其供能单元提出了新的要求；传统化学电池非柔性、质量重、污染大；一些新型电池，如直接醇类燃料电池、柔性薄膜太阳能电池等，