[发明专利]一种摩擦纳米发电机及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机为以导电的柔性材料为上下电极，并由第一绝缘聚合物、第一柔性材料、第二绝缘聚合物、第二柔性材料和第三绝缘聚合物依次堆叠而成的薄膜；所述第一绝缘聚合物的材料与所述第二绝缘聚合物和所述第三绝缘聚合物的材料不同；

所述摩擦纳米发电机的厚度为60-90μm；

所述上下电极通过如下方式得到：

(1)乙基纤维素薄膜的制备：将所述乙基纤维素溶液，旋涂在作为支撑基底的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片上，在室温条件下放置，放置时间为t₁；在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上得到乙基纤维素薄膜；

(2)第一刻蚀：用氮气和氧气刻蚀所述乙基纤维素薄膜，刻蚀时间为t₂，以降低乙基纤维素表面的疏水性；

(3)下电极的制备：在步骤(2)中得到的乙基纤维素薄膜上，旋涂一层银纳米线，作为下电极，然后将所述乙基纤维素薄膜放入烘箱中烘干，烘干温度为T₃，烘干时间为t₃，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上得到乙基纤维素/银纳米线薄膜；

(4)绝缘涂层的制备：将聚二甲基硅氧烷旋涂在所述乙基纤维素/银纳米线薄膜上，放入真空干燥箱中，干燥温度为T₄，干燥时间为t₄，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上得到乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷薄膜；

(5)第二刻蚀：用氮气和氧气刻蚀所述乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷薄膜，刻蚀时间为t₅，得到亲水的乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷薄膜；

(6)上电极的制备：在步骤(5)中经过刻蚀得到所述乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷薄膜上，再旋涂一层银纳米线，作为上电极，然后将所述乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷薄膜放入烘箱中烘干，烘干温度为T₆，烘干时间为t₆，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上得到乙基纤维素/银纳米线/聚二甲基硅氧烷/银纳米线薄膜；此时，上电极和下电极的制备完成。

2.根据权利要求1所述的一种摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一绝缘聚合物为石化基聚酯、聚二甲基硅烷或聚二甲基硅氧烷；

所述第一柔性材料和第二柔性材料相同或不同；所述柔性材料为银纳米线、碳纳米管或石墨烯掺杂的硅胶；

所述第二绝缘聚合物的材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚四氟乙烯或丝蛋白；

所述第三绝缘聚合物的材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚四氟乙烯或丝蛋白。

3.根据权利要求2所述的一种摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机以银纳米线为上下电极，并由乙基纤维素、银纳米线、聚二甲基硅氧烷、银纳米线和聚氨酯依次堆叠而成的薄膜；所述摩擦纳米发电机的厚度为60-90μm。