[发明专利]一种基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机制备方法

说明书

本发明提供了一种基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机制备方法，其步骤包括：首先配制钙钛矿前驱体纺丝液，然后使用丝网印刷工艺，以低温银浆为原料在PET基底上制备银插指电极，再使用静电纺丝机器，以粘贴于高速滚筒上的插指电极作为接收板，设定不同参数进行高压纺丝成型得到复合纤维，最后基于复合纤维组装柔性压电纳米发电机。本发明提供的一种基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机的制备方法，制得的柔性压电纳米发电机的稳定性较好。

技术领域

本发明涉及压电纳米发电机技术领域，特别涉及一种基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机制备方法。

背景技术

压电纳米发电机是一种利用压电效应实现机械能-电能的转换器件，可以将环境中各类形式的机械能通过压电材料改性和器件转换效率提升等途径转换成电能以驱动小型商业电子器件和无线传输设备等，具有结构简单、体积小和受外界环境影响小的优点，受到很多能源采集技术研究者的青睐。然而，目前广泛研究的压电半导体材料和压电陶瓷材料在合成过程需要高温且材料具有高硬度和高脆性的特点，材料成本过高且难以与其他柔性材料相集成，致使器件组装困难且不具备柔性；而压电聚合物材料，由于材料压电系数较低，致使组装的器件效能低下实际应用困难。因此亟需开发一类成本较低、合成容易、易于与柔性材料组装且效能较高的压电材料。

近年来，有机无机复合卤素钙钛矿和全无机卤素钙钛矿引起了光伏研究人员的极大关注，因为它们具有宽光谱范围、高吸收系数、高载流子迁移率、长载流子扩散距离、浅缺陷能级等众多突出的光学和电学特性。由于此类钙钛矿材料的光电转换效率前所未有地在十数年间提高到超过25％，其被认为是下一代高性价比太阳能电池的最有希望的候选材料。钙钛矿材料在太阳能电池领域取得的令人瞩目的进展，进一步促使其在其他应用领域的广泛发展，其中，基于有机无机复合卤素钙钛矿的压电器件由于有趣的压电/铁电性质而引起了研究者广泛的兴趣。卤素钙钛矿除了具有显著的压电效应外，同时具有廉价、基于低温的简单溶液加工而无需转移过程的优点，可与各种金属基底和柔性聚合物基底相集成，满足不同器件构型的需求。由此可以看出卤素钙钛矿是构筑低成本、高效能、高稳定性和高柔性的压电纳米发电机的可选材料之一。

然而有机无机杂化钙钛矿却具有在氧气环境、含水环境、高温环境中易分解的缺点，这使以该材料为活性材料的器件服役寿命非常短。为了解决钙钛矿材料基压电纳米发电机不稳定的缺点同时拥有其廉价、简单易加工且无需转移过程的优点，亟需开发具有同样优异性能的更稳定的新型钙钛矿及其复合材料基压电纳米发电机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好的基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于钙钛矿聚合物复合材料的柔性压电纳米发电机制备方法，包括如下步骤：

配制钙钛矿前驱体溶液：将卤化铅和卤化铯溶解在N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中，然后向所得溶液中加入聚偏氟乙烯得到澄清透明溶液，再向所得澄清透明溶液中加入油酸和油胺溶解得到钙钛矿前驱体溶液；

制备电极：采用丝网印刷机器以低温银浆为原料在PET基底上制备插指电极，然后将插指电极烘干后取出待用；

静电纺丝复合纤维：将所述钙钛矿前驱体溶液加入静电纺丝机的注射器中，以静电纺丝机的注射器针头为阳极，以粘贴所述插指电极的高速滚筒为阴极，按预先设定的纺丝参数进行纺丝，在插指电极上形成含有钙钛矿纳米晶的聚合物复合纤维；

组装柔性压电纳米发电机，包括如下步骤：

取出纺丝后的插指电极，在插指电极表面涂上硅树脂，使所述聚合物复合纤维与插指电极稳定接触；

从插指电极两端引出导线，在插指电极上黏贴一层耐高温胶带，进一步保护插指电极及其表面的聚合物复合纤维；