一种柔性可拉伸的摩擦发电机及其制备方法与流程

文档序号:11958759阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种柔性可拉伸的摩擦发电机,包括柔性电极A和柔性电极B,所述柔性电极A和柔性电极B为柔性可拉伸绝缘材料与纳米导电颗粒形成的复合结构,所述柔性电极A和柔性电极B接触或不接触设置,当有外力作用在所述柔性电极A和/或柔性电极B上时,其中带纳米导电颗粒的至少部分表面在外力的作用下能够发生接触和分离,使柔性电极A和柔性电极B之间产生电信号。

2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸的摩擦发电机,其特征在于,所述摩擦发电机还包括摩擦层或摩擦介电层,所述摩擦层或摩擦介电层形成于柔性电极A或柔性电极B表面,所述摩擦层为可拉伸聚合物,摩擦介电层为可拉伸聚合物与介电粉体混合得到。

3.根据权利要求1所述的柔性可拉伸的摩擦发电机,其特征在于,所述柔性可拉伸绝缘材料为聚二甲基硅氧烷或聚酰亚胺,所述纳米导电颗粒为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、纳米银颗粒、纳米金颗粒中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的柔性可拉伸的摩擦发电机,其特征在于,所述可拉伸聚合物为Ecoflex,所述介电粉体为锆钛酸铅、氧化锌或钛酸锶钡。

5.根据权利要求1或2所述的柔性可拉伸的摩擦发电机,其特征在于,所述柔性电极A和柔性电极B通过以下步骤制备得到:

步骤1:纳米导电颗粒分散液的制备:将纳米导电颗粒加入去离子水中,并加入分散剂优化分散过程,超声均匀后进行离心处理,得到浓度为0.5~4g/L的纳米导电颗粒分散液;

步骤2:将清洗干净的聚合物培养皿放置于60~80℃热源上,预热后,采用喷涂设备在培养皿内喷涂步骤1制备得到的纳米导电颗粒分散液,喷涂时间1s,间隔10s,喷涂次数30~50次;

步骤3:待水分完全蒸发后,将可拉伸绝缘材料预聚物倒入培养皿内进行常温固化,固化完成后,将带纳米导电颗粒的可拉伸绝缘材料从培养皿内剥离,并切割,形成柔性电极A和柔性电极B。

6.根据权利要求2所述的柔性可拉伸的摩擦发电机,其特征在于,所述摩擦介电层通过以下步骤制备得到:将介电粉体和可拉伸聚合物组分A机械混合,搅拌混合均匀,然后加入可拉伸聚合物组分B,混合均匀,得到摩擦介电层预聚物;采用旋涂法在柔性电极A或柔性电极B带纳米导电颗粒的一面旋涂上述摩擦介电层预聚物,即可得到摩擦介电层。

7.一种柔性可拉伸的摩擦发电机的制备方法,包括以下步骤:

步骤1:纳米导电颗粒分散液的制备:将纳米导电颗粒加入去离子水中,并加入分散剂优化分散过程,超声均匀后进行离心处理,得到浓度为0.5~4g/L的纳米导电颗粒分散液;

步骤2:将清洗干净的聚合物培养皿放置于60~80℃热源上,预热后,采用喷涂设备在培养皿内喷涂步骤1制备得到的纳米导电颗粒分散液,喷涂时间1s,间隔10s,喷涂次数30~50次;

步骤3:待水分完全蒸发后,将可拉伸绝缘材料预聚物倒入培养皿内进行常温固化,固化完成后,将带纳米导电颗粒的可拉伸绝缘材料从培养皿内剥离,并分割为两个同等大小的柔性电极,即为柔性电极A和柔性电极B;

步骤4:将介电粉体和可拉伸聚合物组分A机械混合,搅拌混合均匀,然后加入可拉伸聚合物组分B,混合均匀,即得到摩擦介电层预聚物;

步骤5:采用旋涂法在柔性电极B带纳米导电颗粒的一面旋涂步骤4得到的摩擦介电层预聚物,得到带摩擦介电层的柔性电极B;

步骤6:将柔性电极A与带摩擦介电层的柔性电极B组装形成摩擦发电机,其中,柔性电极A带纳米导电颗粒的一面面对摩擦介电层。

8.权利要求1至6中任一项所述柔性可拉伸的摩擦发电机在鞋底上的应用,将柔性电极A和带摩擦介电层的柔性电极B设置在鞋底中,所述柔性电极A的导电部分面对摩擦介电层,柔性电极A的导电部分与摩擦介电层接触或不接触,通过走路时对鞋底的挤压实现柔性电极A的导电部分与摩擦介电层发生接触和分离,使得柔性电极A和柔性电极B之间产生电信号并通过外电路输出。

9.权利要求1至6中任一项所述柔性可拉伸的摩擦发电机在发热衣服上的应用,将柔性电极A和带摩擦介电层的柔性电极B缝制于衣服内,所述发热衣服按照从外向内依次为外层布料、带摩擦介电层的柔性电极B、柔性电极A和内层布料的顺序缝制在一起,所述柔性电极A的导电部分面对摩擦介电层,柔性电极A的导电部分与摩擦介电层接触或不接触,通过人体日常活动实现柔性电极A的导电部分与摩擦介电层发生接触和分离,使得柔性电极A和柔性电极B之间产生电信号并通过外电路输出。

10.权利要求1至6中任一项所述柔性可拉伸的摩擦发电机的应用,将柔性电极A制作为圆环状,带摩擦介电层的柔性电极B制作为圆环状,所述柔性电极A套在手臂、手腕、脚腕或腿上,带摩擦介电层的柔性电极B缝制于衣服内,所述柔性电极A的导电部分面对摩擦介电层,柔性电极A的导电部分与摩擦介电层接触或不接触,通过摆臂或走动过程实现柔性电极A的导电部分与摩擦介电层发生接触和分离,使得柔性电极A和柔性电极B之间产生电信号并通过外电路输出。

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