【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微納能源發電，尤其涉及一種納米發電機、制備方法及應用。
技術介紹
1、摩擦電是自然界中常見的現象，通過物體和物體之間的相互摩擦，使得一物體帶上正電，另一物體帶上負電，例如穿脫衣服產生的靜電、梳子梳理頭發產生的靜電等。然而，由于缺少收集和利用摩擦電的設備/器械/儀器等，導致摩擦電被浪費。
2、為了解決上述問題，科研人員研發了一種摩擦發電機，可以利用摩擦進行發電，即把微小的機械能轉化為電能。常見的摩擦發電機為透明的柔性摩擦發電機，使用柔性高分子聚合物材料。
3、然而，這種摩擦發電機存在一些缺陷，如運行條件苛刻，需要在均勻機械外力/振動下工作；如在不均勻機械外力/振動下長時間作用，容易出現機械損傷；抗疲勞性較差，無法長時間使用；生物相容性差，難以作為植入材料進行植入。
4、隨著科技的發展，電子產品如智能手機，智能手表，智能手環等呈現小型化、多功能、可移動、可穿戴的發展趨勢。由于這類產品應用場景多，需求大，能量消耗小的特點，依賴傳統電池供電方式限制了它們的進一步應用，因此迫切需要開發可為小型電子設備持續性供電的新型電源，同時解決傳統供電方式可能帶來的環境污染、續航限制、潛在健康危害等問題。
5、納米發電機作為一種新興的發電技術，由于其綠色，可持續將機械能轉化為電能獲得了越來越多的關注和應用。其主要分為摩擦納米發電機和壓電納米發電機。摩擦納米發電機的機理來源于摩擦電效應，即兩種摩擦電極性不同的材料相接觸時，會產生電荷轉移及電勢差，電荷會在電勢差的驅動下在兩電極之間往復流動，從而
6、目前絕大多數納米發電機是以單一的產電形式制備而成，存在發電效率低，穩定性差和抗疲勞性能差的缺陷，且不具備較好的生物相容性，限制了其應用。
7、目前，針對相關技術中存在的發電效率低、穩定性差、抗疲勞性差、生物相容性差等問題，尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
1、本申請的目的是針對現有技術中的不足，提供一種納米發電機、制備方法及應用，以至少解決相關技術中的發電效率低、穩定性差、抗疲勞性差、生物相容性差的問題。
2、為實現上述目的，本申請采取的技術方案是：
3、第一方面，本專利技術提供一種納米發電機，包括：
4、壓電層，所述壓電層包括聚偏二氟乙烯壓電膜、銀電極、聚酰亞胺膜；
5、摩擦層，所述摩擦層設置于所述壓電層的一側，并與所述壓電層產生電荷轉移，所述摩擦層包括等離子體蝕刻表面活化后的聚四氟乙烯膜；
6、封裝層，所述封裝層分別覆蓋所述壓電層的外表面、所述摩擦層的外表面，所述封裝層包括特氟龍膜、聚二甲基硅氧烷膜。
7、在其中的一些實施例中，所述壓電層包括：
8、聚偏二氟乙烯壓電膜；
9、銀電極，所述銀電極覆蓋所述聚偏二氟乙烯壓電膜的表面設置，并形成銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構；
10、聚酰亞胺膜，所述聚酰亞胺膜覆蓋所述聚偏二氟乙烯壓電膜的一側表面設置，并形成銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜結構。
11、在其中的一些實施例中，所述摩擦層包括：
12、聚四氟乙烯膜，所述聚四氟乙烯膜覆蓋所述壓電層的一側表面設置，所述聚四氟乙烯膜由等離子體蝕刻表面活化；
13、鋁電極，所述鋁電極覆蓋所述聚四氟乙烯膜的外表面設置，并形成聚四氟乙烯膜/鋁電極結構；
14、聚酰亞胺膜，所述聚酰亞胺膜覆蓋所述鋁電極的外表面設置，并形成聚四氟乙烯膜/鋁電極/聚酰亞胺膜結構。
15、在其中的一些實施例中，所述封裝層包括：
16、特氟龍膜，所述特氟龍膜覆蓋所述壓電層的外表面、所述摩擦層的外表面設置，并形成特氟龍膜/壓電層/摩擦層/特氟龍膜結構；
17、聚二甲基硅氧烷膜，所述聚二甲基硅氧烷膜覆蓋所述特氟龍膜的外表面設置，并形成聚二甲基硅氧烷/特氟龍膜/壓電層/摩擦層/特氟龍膜/聚二甲基硅氧烷結構。
18、在其中的一些實施例中，銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構的厚度為100μm。
19、在其中的一些實施例中，在所述壓電層中，聚酰亞胺膜的厚度為100μm。
20、在其中的一些實施例中，還包括：
21、絕緣層，所述絕緣層設置于所述摩擦層的兩端，并分別與所述摩擦層、所述壓電層連接，所述絕緣層包括丙烯酸膜。
22、在其中的一些實施例中，所述摩擦層為若干個，相鄰兩所述摩擦層之間設置所述絕緣層。
23、在其中的一些實施例中，所述絕緣層包括：
24、兩丙烯酸膜，兩所述丙烯酸膜對稱地設置于所述摩擦層的兩端，每一所述丙烯酸膜分別與所述摩擦層、所述壓電層連接。
25、在其中的一些實施例中，所述丙烯酸膜的厚度為0.8mm。
26、第二方面，提供一種納米發電機的制備方法，包括：
27、(制備壓電層)
28、在聚偏二氟乙烯壓電膜的外表面噴涂銀電極，形成銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構；
29、將所述銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構與聚酰亞胺膜復合，形成銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜結構；
30、(制備摩擦層)
31、對聚四氟乙烯膜進行等離子體蝕刻表面活化，以獲得具有納米結構的聚四氟乙烯膜；
32、將所述聚四氟乙烯膜、鋁電極、聚酰亞胺膜復合，形成聚四氟乙烯膜/鋁電極/聚酰亞胺膜結構；
33、(封裝)
34、將所述銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜結構與所述聚四氟乙烯膜/鋁電極/聚酰亞胺膜結構復合，形成聚酰亞胺膜/鋁電極/聚四氟乙烯膜/銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜結構；
35、將所述聚酰亞胺膜/鋁電極/聚四氟乙烯膜//聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜/聚四氟乙烯膜結構與特氟龍膜復合，形成特氟龍膜/聚酰亞胺膜/鋁電極/聚四氟乙烯膜/銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜/特氟龍膜結構；
36、將所述特氟龍膜/聚酰亞胺膜/鋁電極/聚四氟乙烯膜/銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜/特氟龍膜結構與聚二甲基硅氧烷膜復合，形成聚二甲基硅氧烷/特氟龍膜/聚酰亞胺膜/鋁電極/聚四氟乙烯膜/銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀/聚酰亞胺膜/特氟龍膜/聚二甲基硅氧烷結構，以獲得納米發電機。
37、在其中的一些實施例中，所述銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構的厚度為100μm。
38、在其中的一些實施例中，在制備所述壓電層中，所述聚酰亞胺膜的厚度為100μm。
39、在其中的一些實施例中，還包括：
40、(制備絕緣層)
41、在所述聚四氟乙烯膜/鋁電極/聚酰亞胺膜結構的兩端分別設置丙烯酸膜，形成丙烯酸膜/聚四氟乙烯膜/鋁電極/聚酰亞胺膜結構；
42、其中，(封裝)還包括：<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種納米發電機，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的納米發電機，其特征在于，所述壓電層包括：
3.根據權利要求2所述的納米發電機，其特征在于，銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構的厚度為100μm；和/或
4.根據權利要求1～3任一所述的納米發電機，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求4所述的納米發電機，其特征在于，所述摩擦層為若干個，相鄰兩所述摩擦層之間設置所述絕緣層。
6.根據權利要求4所述的納米發電機，其特征在于，所述絕緣層包括：
7.根據權利要求6所述的納米發電機，其特征在于，所述丙烯酸膜的厚度為0.8mm。
8.一種納米發電機的制備方法，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，還包括：
10.一種如權利要求1～7任一所述的納米發電機或如權利要求8～9任一所述的制備方法得到的納米發電機在制備生物植入材料中的應用。
【技術特征摘要】
1.一種納米發電機，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的納米發電機，其特征在于，所述壓電層包括：
3.根據權利要求2所述的納米發電機，其特征在于，銀/聚偏二氟乙烯壓電膜/銀結構的厚度為100μm；和/或
4.根據權利要求1～3任一所述的納米發電機，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求4所述的納米發電機，其特征在于，所述摩擦層為若干個，相鄰兩所述摩擦層之間設置所述絕緣層。
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹文濤，王天龍，陳峰，檀碩，劉志清，
申請(專利權)人：上海市第十人民醫院，
類型：發明
國別省市：
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