一种声控挤压式发电薄膜器件的制作方法

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一种声控挤压式发电薄膜器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于压电薄膜发电技术领域,具体地来讲为一种声控挤压式发电薄膜器件。
【背景技术】
[0002]火车在铁轨行驶时,车轮与铁轨存在相互作用,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。特别是火车在行进间可以发出呜呜呜的轰鸣声,ZnO纳米线可以在大于100分贝的基础上,靠声音发电。而当前节能减排的重点在于实现技术节能,由于压电材料与声控纳米线材料具有优良的特性,国内外对压电材料与声控纳米线材料的研究较多。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,然而压电材料与声控纳米线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与声控纳米线材料发出的电。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种声控挤压式发电薄膜器件,解决压电材料结构与声控材料结构具有产生电量少,且不连续等难题,发的电很难全部导出的问题。
[0004]本实用新型是这样实现的,
[0005]参见图1,本实用新型提供了一种声控挤压式发薄膜器件,该器件为从底层到上层依次包括金属不锈钢板、第一金属银电极、第一导电薄膜、第一 ZnO纳米线,偏聚氟乙烯压电薄膜、第二 ZnO纳米线、第二导电薄膜以及第二金属银电极。
[0006]进一步地,所述偏聚氟乙稀压电薄膜的厚度为800nm到1200nm。
[0007]进一步地,所述第一导电薄膜与第二导电薄膜均采用石墨烯导电薄膜。
[0008]进一步地,金属不锈钢板的厚度为0.1?1mm。
[0009]本实用新型与现有技术相比,有益效果在于:本实用新型把压电材料发电技术与声控材料发电技术使之与超级导体相结合实现发电,另外由于石墨烯超导体的特征,极大程度的导出了所有的电荷,解决了压电材料与声控材料发电率低,不易导出等难题。为压电材料与声控材料发电,为节能减排作出重大的贡献。该发电器件具有优异的压电性能与声控发电性能,挤压材料或者声音大约100分贝就能发电,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】
[0010]图1为本实用新型的层状结构流程图。
【具体实施方式】
[0011]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本实用新型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实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0012]参见图1,一种声控挤压式发薄膜器件,该器件为从底层到上层依次包括金属不锈钢板1、第一金属银电极2、第一导电薄膜3、第一 ZnO纳米线4,偏聚氟乙烯压电薄膜5、第二ZnO纳米线6、第二导电薄膜7以及第二金属银电极8。其中偏聚氟乙烯压电薄膜5的厚度为800nm到1200nm。第一导电薄膜3与第二导电薄膜7均采用石墨稀导电薄膜。金属不锈钢板I的厚度为0.1?1mm。
[0013]制备过程为:
[0014]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,沉积制备第一金属银电极。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50sccm,反应溅射银金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为150 0C,沉积时间为1分钟。
[0015]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,按照体积百分比,混合气体反应源中甲烷和氢气的比例为:3:2,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lOOsccm,其单独氢气作为反应源流量为50sccm,衬底温度为100°C,沉积时间为10分钟。
[0016]制备第一ZnO纳米线薄膜材料,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50SCCm,反应溅射ZnO靶材的纯度为99.99%,衬底温度为150 °C,沉积时间为10分钟。
[0017]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1200nm。
[0018]制备第二ZnO纳米线薄膜材料,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50SCCm,反应溅射ZnO靶材的纯度为99.99%,衬底温度为150 °C,沉积时间为10分钟。
[0019]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,按照体积百分比,混合气体反应源中甲烷和氢气的比例为:3:1,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100 0C,沉积时间为1分钟。
[0020]制备第二金属银电极,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60SCCm,反应溅射银金属靶材的纯度为99.99%,衬底温度为120°C,沉积时间为10分钟。
[0021]将实施例中制备样品在实验结束后为了分析ZnO纳米线薄膜的平整度,对实验所得的ZnO纳米线薄膜进行了 SEM测试分析。制备的ZnO纳米线薄膜形貌很平整,晶粒分布很均匀,六角的形状分布明显。说明该条件下的ZnO纳米线薄膜样品质量较优异,为后续的声控发电打下了良好的基础。然后为了测试其表面粗糙度大小,对其进行了AFM测试分析,测试结果表明其表面均方根平整度在纳米数量级别,表明薄膜制备的形貌很优异。为后续薄膜的生长起到了极大的作用。
[0022]将本实施例中的样品制备成包括机械装置、压电振子(实施例中的样品制备)、声控装置、处理电路四个部分的发电装置。放置于铁轨适当的位置,机械装置能有效吸收铁轨与车轮作用的一部分能量,传递给压电振子,再带动压电振子发电,控制装置在大约100分贝时发电,最后经过处理电路转化为可利用、可存储的电能。
[0023]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种声控挤压式发电薄膜器件,其特征在于,该器件为从底层到上层依次包括金属不锈钢板、第一金属银电极、第一导电薄膜、第一 ZnO纳米线,偏聚氟乙烯压电薄膜、第二 ZnO纳米线、第二导电薄膜以及第二金属银电极。2.按照权利要求1所述的声控挤压式发电薄膜器件,其特征在于,所述偏聚氟乙烯压电薄膜的厚度为800nm到1200nmo3.按照权利要求1所述的声控挤压式发电薄膜器件,其特征在于,所述第一导电薄膜与第二导电薄膜均采用石墨烯导电薄膜。4.按照权利要求1所述的声控挤压式发电薄膜器件,其特征在于,金属不锈钢板的厚度为0.1?Imm0
【专利摘要】本实用新型属于压电薄膜发电技术领域,具体地来讲为一种声控挤压式发电薄膜器件。该器件为从底层到上层依次包括金属不锈钢板、第一金属银电极、第一导电薄膜、第一ZnO纳米线,偏聚氟乙烯压电薄膜、第二ZnO纳米线、第二导电薄膜以及第二金属银电极。本实用新型把压电材料发电技术与声控材料发电技术使之与超级导体相结合实现发电,另外由于石墨烯超导体的特征,极大程度的导出了所有的电荷,解决了压电材料与声控材料发电率低,不易导出等难题。
【IPC分类】H01L41/27, H01L41/113, H01L41/18, H01L41/45, H01L41/083
【公开号】CN205355087
【申请号】CN201620045886
【发明人】高凯征, 宋吉鑫, 于健, 张东, 林数全, 王存旭, 杜世鹏, 刘春忠, 李娜, 何毅
【申请人】辽宁广告职业学院, 沈阳工程学院
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月18日
再多了解一些
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