[发明专利]摩擦发电机用复合薄膜电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了摩擦发电机用复合薄膜电极及其制备方法和应用。其中，该复合薄膜电极包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。该复合薄膜电极的电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，相对于现有的表面镀金属层的薄膜电极，该电极层的结合牢固，不易脱落，并且该复合薄膜电极的生产成本低。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地，涉及复合薄膜电极及其制备方法和应用，更具体地，涉及复合薄膜电极、摩擦发电机、发电鞋，以及制备复合薄膜电极的方法。

背景技术

膜电极作为摩擦发电机的一个关键部件，其本身性质对摩擦发电机的发电能力影响极大。现有的摩擦发电机的膜电极采用聚合物膜镀金属层，在受力比较大的情况下，聚合物膜上的镀金属层容易脱落，并且，使用导电胶带作为电极膜的原料，容易老化、生产成本高、贴膜工艺复杂。

由此，现有的膜电极有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合薄膜电极，电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，不易脱落。

因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机用复合薄膜电极。根据本发明的实施例，该复合薄膜电极包括：第一薄膜层；电极层，所述电极层覆盖在所述第一薄膜层的至少部分表面上；第二薄膜层，所述第二薄膜层覆盖在所述第一薄膜层和所述电极层的表面上。

根据本发明实施例的复合薄膜电极，电极层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间，相对于现有的表面镀金属层的薄膜电极，该电极层的结合牢固，不易脱落，并且电极层和薄膜层能够实现完美的接触和贴合，从而使采用这种电极结构的摩擦发电机输出电性能得到很大提高。

根据本发明的实施例，电极层的厚度不受特别的限制，可以根据生产的强度需求进行调节。电极层的强度随着厚度的增加而增大，当电极层的厚度为50～200微米时，保证复合薄膜电极具有足够的强度与较小的厚度。

根据本发明的实施例，所述电极层的面积与所述第一薄膜层的面积比为0.5-1：1。

根据本发明的实施例，电极层可以由导电高分子聚合物构成，也可以由导电高分子聚合物和金属纳米颗粒构成。该电极层制备工艺简单、成本低、容易复合。

进一步地，根据本发明的实施例，导电高分子聚合物选自聚噻吩基导电高分子聚合物、聚吡咯导电高分子聚合物、聚苯硫醚导电高分子聚合物、聚苯胺导电高分子聚合物的至少一种，优选导电高分子聚合物是聚噻吩基导电高分子聚合物，具体地，是基于聚噻吩基的导电高分子聚合物水溶液，该聚噻吩基导电高分子聚合物在水中的分散性和热稳定性好。根据本发明的优选实施例，聚噻吩基的导电高分子聚合物含量为1.2-1.4重量％，聚合物的分散效果更佳，并且与水、醇或具有高介质常数的溶剂良好地混容，用此溶剂稀释的涂敷液易于涂敷。

进一步地，根据本发明的实施例，金属纳米颗粒为选自金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、钯纳米颗粒和钌纳米颗粒的至少一种。由此，金属纳米颗粒的导电性和分散性好。

金属纳米颗粒的粒径因导电膜的用途所需要的散射的程度而异，并且其形状不能一概而论。根据本发明的一些实施例，金属纳米颗粒的平均粒径为5nm-200nm时，金属纳米颗粒的导电性和分散性更佳。

根据本发明的实施例，导电高分子聚合物和金属纳米颗粒的重量比为1：0.001-0.1。由此，电极层的导电性好，成本低。如有金属纳米颗粒比例过低，则对于膜的导电性能无明显影响，而如果金属纳米颗粒比例过高，虽然在一定程度上增加导电性，但显著提高了生产成本，实际应用性下降。

根据本发明的实施例，电极层是由金属网构成的。

根据本发明的实施例，金属网孔径为100-800微米。