[发明专利]基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机及制备方法

权利要求书

1.一种基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机，其特征在于：包括压电薄膜层和叉指电极薄膜层；

所述叉指电极薄膜层由单边电极A和单边电极B构成；单边电极A和单边电极B中，每个单边电极包括多个平行的导电薄膜平行条，并由一根与之垂直的导电薄膜连接条连接，且连接条和平行条为一体结构；单边电极A和单边电极B的导电薄膜平行条进行交错摆放且两两之间不相互接触，以此形成叉指电极；所有导电薄膜平行条的宽度a和长度b均相等，同一单边电极上任意相邻的两条导电薄膜平行条之间的距离c也均相同，大小为导电薄膜平行条宽度a的1.5~5倍；

所述叉指电极薄膜层半嵌入压电薄膜层中；

压电薄膜层厚度为0.3mm~6mm；叉指电极薄膜层的厚度为0.15~3mm；

所述压电薄膜层通过将压电材料填充到柔性聚合物材料中制得；所述叉指电极薄膜层中的单边电极A和单边电极B均是通过将导电颗粒填充到柔性聚合物材料中制得；构成压电薄膜层和叉指电极薄膜层中的柔性聚合物材料相同，即为硫化后具有柔性和和拉伸性的混炼硅橡胶；

制备方法如下：

（1）、柔性聚合物材料制备

将混炼生胶与硫化剂按照100:1~100:2的比例进行配比，在混炼机上混炼1~3个小时，使混炼生胶与硫化剂混合均匀；

（2）、叉指电极薄膜层的制备：

取导电颗粒将其均匀地混入到步骤（1）制得的柔性聚合物材料中，其中，叉指电极薄膜层中各组成部分的含量具体为：导电颗粒40~80wt%，混炼硅橡胶20~60wt%；

在混料机上混炼1~3小时，混炼之后用平板硫化机对其进行20min~30min的硫化处理，硫化温度为160℃~180℃，硫化过程中利用模具对其进行形状，大小和厚度的控制；

（3）、基于叉指电极的压电薄膜的制备

取压电材料将其均匀地混入到步骤（1）制得的柔性聚合物材料中，其中，压电薄膜层中各组成部分的含量为：压电材料50~80wt%，混炼硅橡胶20~50wt%；

在混料机上混炼1~3小时，混炼之后将其成薄膜状均匀的置于模板中，同时将备好的叉指电极薄膜层平铺在混炼均匀的压电薄膜层上，利用平板硫化机对其进行20min~30min的硫化处理，硫化温度为160℃~180℃；

（4）、基于叉指电极的压电薄膜的极化处理

在100℃~120℃的油浴环境下，对步骤（3）制得的基于叉指电极的压电薄膜进行极化处理，极化强度3KV/mm~20KV/mm，极化时间20min~30min；

（5）、将步骤（4）制得的极化处理完成的压电薄膜放入盛有酒精的玻璃培养皿中，进行30min的超声波清洗处理，最后放入鼓风干燥箱中，在60℃~80℃的环境中对其进行干燥30min；

至此，基于叉指电极的柔性可拉伸薄膜式压电纳米发电机制备完成。

2.根据权利要求1所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机，其特征在于：构成压电薄膜层的压电材料为铌镁酸铅-钛酸铅、锆钛酸铅或者钛酸钡；构成叉指电极薄膜层的导电颗粒为铜粉、银粉、银铜粉或者玻璃银粉。