一种压式发电薄膜器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明发电薄膜的制造技术领域，具体地来讲为一种压式发电薄膜器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]车辆在道路行驶时，车轮与路面存在相互作用，在此过程中，有相当一部分能力消耗，该部分能量可以进行回收，并加以利用。特别是在车轮与路面作用较大的场合，如收费站减速带，停车场出入口，繁忙的十字路口等，都有着十分可观却没有被利用的能量。
[0003]而当前节能减排的重点在于实现技术节能，由于压电材料具有优良的特性，国内外对压电材料的研究较多。因对压电发电技术的研究较少，故压电发电技术必将成为未来的发展趋势，然而压电材料具有产生电量少，且不连续等难题，发的电很难全部导出，由于传统导电电极的缺点，消耗了大量压电材料发出的电。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于一方面提供一种压式发电薄膜器件，另一方面提供了一种压式发电薄膜器件的制备方法，解决压电材料具有产生电量少，且不连续等难题，发的电很难全部导出，由于传统导电电极的缺点，消耗了大量压电材料发出的电。
[0005]本发明是这样实现的，
[0006]本发明提供了一种压式发电薄膜器件，该器件从底层到上层依次包括金属不锈钢板、第一金属铝电极、第一石墨烯导电薄膜、偏聚氟乙烯压电薄膜、第二石墨烯导电薄膜以及第二金属铝电极。
[0007]本发明还提供了一种压式发电薄膜器件的制备方法，该方法包括在金属不锈钢板衬底依次制备第一金属铝电极、第一石墨烯导电薄膜、偏聚氟乙烯压电薄膜、第二石墨烯导电薄膜以及金属铝电极。
[0008]方法进一步地，制备第一金属铝电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为10?20sCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为50°C?150°C，沉积时间为3?1分钟。
[0009]方法进一步地，所述的采用PECVD技术制备第一石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，按照体积比，甲烷和氢气体积比为:2:1?4:1，另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为10?20sccm，其单独氢气作为反应源流量为lOsccm，衬底温度为50°C?100°C，沉积时间为3?10分钟。
[0010]方法进一步地，取出反应样品制备偏聚氟乙烯压电薄膜，由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液聚合而成，薄膜厚度为500nm到lOOOnm。
[0011]方法进一步地，采用PECVD技术制备第二石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，按照体积比，甲烷和氢气体积比为:1:1?5:1，另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为10?20sccm，其单独氢气作为反应源流量为I Osccm，衬底温度为50°C?100°C，沉积时间为3?1分钟。
[0012]方法进一步地，制备第二金属铝电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为10?20sCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为50°C?150°C，沉积时间为3?1分钟。
[0013]本发明与现有技术相比，有益效果在于:
[0014]本发明把压电材料发电技术与超级导体石墨烯相结合实现发电，由于石墨烯超导体的特征，极大程度的导出了所有的电荷，解决了压电材料发电率低，不易导出等难题。为压电材料发电，为节能减排作出重大的贡献。
[0015]本发明用于车辆在道路行驶时，车轮与路面存在相互作用，在此过程中，该部分能量被压式发电薄膜器件所进行回收，并加以利用。
[0016]本发明发电器件具有优异的压电性能，挤压就能发电，不受天气与环境限制，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简单，可实现规模生产。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例提供的器件的制备流程图；
[0018]图2为本发明制备的石墨烯薄膜的SEM图像。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]本发明中制备的石墨烯表面形貌采用日本JEOL公司生产的JSM-6360LV型扫描电镜分析样品的表面形貌和晶体形态，其加速电压为0.5?30kV，高真空模式下的二次电子分辨率为3nm，低真空模式下的二次电子分辨率为4nm，放大倍数为8?30万倍。
[0021]实施例1
[0022]参见图1的流程:将金属不锈钢板衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0 X 10—4Pa真空的条件下，沉积制备第一金属铝电极。其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为20sCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为150°C，沉积时间为1分钟。
[0023]采用PECVD技术制备第一石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，混合气体反应源中的甲烷和氢气体积比为4:1，另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为20sccm，其单独氢气作为反应源流量为I Osccm，衬底温度为100C，沉积时间为1分钟。
[0024]取出反应样品制备偏聚氟乙烯(PVDF)薄膜，由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液聚合而成，反应方程式如下所示:CH2 = CF2-(CH2CF2) n。薄膜厚度为I OOOnm。
[0025]采用PECVD技术制备第二石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，甲烷和氢气的体积比为I: I，另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为20sccm，其单独氢气作为反应源流量为lOsccm，衬底温度为100°C，沉积时间为10分钟。
[0026]制备第二金属铝电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为20SCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%，衬底温度为150°C，沉积时间为10分钟。
[0027]实施例2
[0028]将金属不锈钢板衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0 X 10—4Pa真空的条件下，沉积制备第一金属铝电极。其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为15sCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为100C，沉积时间为7分钟。
[0029]采用PECVD技术制备第一石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，甲烷和氢气体积比为:5:1；另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为15sccm，其单独氢气作为反应源流量为lOsccm，衬底温度为80°C，沉积时间为7分钟。
[0030]取出反应样品制备偏聚氟乙烯薄膜，由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液聚合而成。薄膜厚度为800nmo
[0031]采用PECVD技术制备第二石墨烯导电薄膜;其工艺参数条件是:甲烷和氢气作为混合气体反应源，甲烷和氢气体积比为:2: I，另外通入其单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混合气体反应源流量为15sccm，其单独氢气作为反应源流量为lOsccm，衬底温度为80°C，沉积时间为8分钟。
[0032]制备第二金属铝电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为15SCCm，反应溅射铝金属靶材的纯度为99.99%，衬底温度为100°〇，沉积时间为5分钟。
[0033]实施例3
[0034]将金属不锈钢板衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0 X 10—4Pa真空的条件下，沉积制备第一金属铝电极。其工艺参数条件是:采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为12sC