[发明专利]多层可穿戴压电能量收集器及其制备方法

权利要求书

1.一种多层可穿戴压电能量收集器，其特征在于：包括若干器件；所述器件包括聚酰亚胺薄膜(1)、Au/Gr叉指电极(2)、正负引出电极(3)、P(VDF-TrFE)有序电纺丝薄膜(4)、铜丝线和导电铜胶带；

所述Au/Gr叉指电极(2)镀在聚亚酰胺基底薄膜(1)上，其中Cr的厚度为Au的厚度为所述Au/Gr叉指电极(2)的对数为10-20对，叉指之间的间距为200-400μm；所述Au/Gr叉指电极(2)的两端电极作为正负引出电极(3)，其宽度为0.3-0.8cm；所述P(VDF-TrFE)有序电纺丝薄膜(4)纳米纤维的直径为50-500nm，纳米纤维呈平行排列且与水平方向的夹角为≤20°；所述铜丝线作为导线使用，并通过所述导电铜胶带固定在Au/Gr叉指电极(2)的正负引出电极(3)处；

所述若干器件中，每个器件以层的方式叠加，并且层与层之间通过正负引出电极(3)的铜丝线相连，以实现多层器件之间的串联以组装成多层器件；还包括用以封装若干器件的聚二甲基硅氧烷PDMS(5)；

所述聚酰亚胺薄膜(1)为柔性电路用基底薄膜。

2.一种制备如权利要求1所述的多层可穿戴压电能量收集器的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)裁剪若干个聚酰亚胺薄膜；所述聚酰亚胺薄膜的长度范围为2cm～5cm，宽度范围为4cm～10cm；

(2)利用lift-off工艺在步骤(1)所得的聚酰亚胺薄膜上蒸镀或者磁控溅射Au/Gr叉指电极，即采用软刻蚀法和热蒸镀或磁控溅射的技术将Au/Gr叉指电极图案转移到聚酰亚胺的薄膜基底上；

(3)在步骤(2)所得的若干个柔性Au/Gr叉指电极基底上直接电纺P(VDF-TrFE)纳米纤维薄膜；

(4)将步骤(3)得到的若干个电纺了纤维膜的聚酰亚胺基底取下，并用铜胶带将铜丝与叉指电极的引出电极连接好；

(5)将步骤(4)得到的若干个单层器件以层的方式叠加，并且层与层之间正负引出线相连，从而实现多层器件之间的串联以组装成多层器件；最后用液态聚二甲基硅氧烷PDMS将所述多层器件封装起来；所述液态聚二甲基硅氧烷PDMS与其固化剂按质量比为5-20：1的比例混合；

所述步骤(3)中，将若干个蒸镀了叉指电极的聚酰亚胺基底用铜胶带贴于金属转筒的外侧壁上，所述金属转筒的直径为20cm—30cm；配置质量分数为20％-25％的P(VDF-TrFE)溶液，注射器吸取P(VDF-TrFE)溶液后固定于注射泵，放置接收P(VDF-TrFE)有序电纺丝薄膜的金属转筒，注射器针头和金属转筒离注射器针头最近的母线的距离为10cm—15cm；注射器针头接电场正极，金属转筒接地，注射器针头和金属转筒间高压电场为12—13kV，P(VDF-TrFE)溶液以0.2mL/h—0.3mL/h的速度注射，金属转筒以1500r.p.m—2000r.p.m的速度旋转，即得到P(VDF-TrFE)有序电纺丝薄膜；所述P(VDF-TrFE)溶液中，溶剂为二氮二甲基甲酰胺和丙酮，二氮二甲基甲酰胺和丙酮的体积比为1:0—3:2；

所述步骤(1)中，裁剪得到若干片聚酰亚胺薄膜的大小为5×2.5cm²。