[发明专利]一种压电薄膜、压电纳米发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种压电薄膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)将羧甲基纤维素钠、压电高分子材料、分散剂和导电态聚苯胺与浓盐酸混合，混合均匀；后将pH值调节至1～4；

(2)将步骤(1)得到的混合物冷冻至完全凝固，然后冷冻干燥，得到气凝胶；

(3)将步骤(2)得到的气凝胶升温加压成薄膜；

(4)将步骤(3)得到的薄膜在液氮中降温后，进行极化，得到所述压电薄膜；

所述步骤(1)中，所述羧甲基纤维素钠、所述压电高分子材料和所述分散剂的质量分数比为4～6:4～6:0.5～1.5；

所述步骤(1)中，基于所述压电高分子材料的总重量计，所述导电态聚苯胺的添加质量为1-10％；所述浓盐酸的摩尔浓度为1mol/L；所述浓盐酸的体积和所述羧甲基纤维素钠的质量的比例为(90～110)ml:(4～6)g；

所述压电高分子材料选自三氟乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物和偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或两种以上；所述分散剂选自十二烷基硫酸钠和/或十二烷基磺酸钠；

所述步骤(2)中，所述冷冻干燥的温度为-80～-60℃，所述冷冻干燥的压力为0～1Pa，所述冷冻干燥的时间为3～7天；

所述步骤(3)中，所述升温加压过程中，温度为180～240℃，压力为1～10MPa，所述升温加压后保持时间为40～80min；

所述步骤(4)中，所述极化过程的电压为0.1～10kV，所述极化时间为2～10h；所述压电薄膜的厚度为0.1～1.0mm。

2.根据权利要求1所述的压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述羧甲基纤维素钠、所述压电高分子材料和所述分散剂的质量分数比为5:5:1。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的压电薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

(1)将羧甲基纤维素钠、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、十二烷基硫酸钠和导电态聚苯胺添加至浓度为1mol/L的浓盐酸中，混合均匀，然后用氢氧化钠溶液将pH值调节至1；其中所述浓盐酸的体积和所述羧甲基纤维素钠的质量的比例为100ml:5g；所述羧甲基纤维素钠、所述压电高分子材料和所述分散剂的质量分数比为5:5:1；

(2)将步骤(1)得到的混合物经液氮冷冻、干冰或乙醇浴冷冻至完全凝固，然后在-70℃、0.5Pa下冷冻干燥3天，得到气凝胶；

(3)将步骤(2)得到的气凝胶在210℃、5MPa下升温加压55min，得到薄膜；

(4)将步骤(3)得到的薄膜在液氮中降温，置于1kV高压下极化5h，得到所述压电薄膜；

所述在液氮中降温的过程为：将步骤(3)得到的薄膜置于液氮中降温至-196℃。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电薄膜在制备压电纳米发电机中的应用。

5.一种使用权利要求1至3中任一项所述的压电薄膜制备压电纳米发电机的方法，该制备方法为：将权利要求1至3中任一项所述的压电薄膜的上下表面粘贴导电电极，得到所述压电纳米发电机；其中所述导电电极为铜胶带或铝胶带。

6.根据权利要求5所述的制备压电纳米发电机的方法制备的压电纳米发电机。