[发明专利]一种高透明柔性多孔摩擦电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高透明柔性多孔摩擦电材料及其制备方法。制备方法为：将醋酸纤维素粉末溶解于丙酮与水的混合溶剂中，得到不同质量分数的透明醋酸纤维素溶液；将上述透明纤维素溶液与预热的聚乙烯亚胺溶液在一定处理条件下混合获得均匀铸膜液；然后将上述铸膜液刮涂于自制模板内成膜，并将预成型膜静置后，放入烘箱中进行干燥，待溶剂完全蒸发后得到的透明膜即为高透明柔性多孔摩擦电材料。本发明的绿色友好型摩擦电材料既兼具了透光性、强摩擦正电极性及柔性多孔的优点，同时又具有原料来源广泛、经济、制备工艺简单，生物相容等特点。同时所提供的制备方法简单，无需复杂设备，易于实现产业化生产。

技术领域

本发明涉及一种以醋酸纤维素为基材，聚乙烯亚胺为改性添加剂的高透明柔性多孔摩擦电材料及其制备方法，属于绿色复合材料和柔性功能材料技术领域。

背景技术

随着可穿戴技术的迅速发展，人们对下一代便携式电子设备的光学透明性，皮肤兼容性、可变形等特性提出了更高需求。摩擦纳米发电机因其质轻、价廉、制备工艺简单、能量转化效率高、耐久性好等优势而备受关注。特别是柔性透明摩擦纳米发电机在自供电视觉传感系统、透明电子皮肤、电致发光、电致变色等方面具有广泛应用前景。

摩擦材料(包括正摩擦材料和负摩擦材料)作为摩擦纳米发电机必不可少的组件，其表面电荷密度主要由材料的固有特性决定，对电学性能起着至关重要作用。大量的负摩擦材料，如含F、Si元素等聚合物已被开发并且得到了广泛应用。然而与负摩擦材料相比，现有正摩擦材料非常有限，特别是具有光学透明性，强给电子能力的摩擦材料。且现有摩擦材料大多为环境不友好的高分子介电材料，急需开发一种绿色环保摩擦材料。以醋酸纤维素和水溶性聚乙烯亚胺为原材料探索光学透明、多孔柔性、且具强电极性的绿色正摩擦材料还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高透明柔性多孔绿色摩擦电材料，将其用于正摩擦材料以促进透明绿色摩擦纳米发电机的发展。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案实现：

一种高透明柔性多孔摩擦电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将醋酸纤维素粉末溶解于丙酮与水的混合溶剂中，搅拌配置醋酸纤维素溶液；

步骤2)：将聚乙烯亚胺溶液放入烘箱中进行预热；

步骤3)：将步骤2)预热的聚乙烯亚胺溶液加入到步骤1)所得的透明醋酸纤维素溶液中，混合均匀，获得铸膜液；

步骤4)：将步骤3)所得的铸膜液刮涂于模板内成膜，得到预成型膜；

步骤5)：将预成型膜静置后，放入烘箱中干燥，待溶剂完全蒸发后得到的透明膜即为高透明柔性多孔摩擦电材料。

优选地，所述步骤1)中丙酮与水的体积比为85：15；醋酸纤维素溶液的质量浓度为7～9％；搅拌条件为60℃下磁力搅拌40min。

优选地，所述步骤2)中的预热条件为：80℃，15min。

优选地，所述步骤3)中铸膜液中所含有的醋酸纤维素与聚乙烯亚胺溶液的质量比为(1-3):1；混合条件为：55℃，60min。

优选地，所述步骤5)中干燥的工艺参数为：温度40℃，时间30min；预成型膜的厚度为30～80μm。

本发明还提供了一种上述高透明柔性多孔摩擦电材料的制备方法所制得的高透明柔性多孔摩擦电材料。

本发明的摩擦电材料既兼具了高透光性、强摩擦正电极性及柔性多孔的优点，同时又具有原料来源广泛、经济、制备工艺简单，生物相容等特点。同时所提供的制备方法简单，无需复杂设备，易于实现产业化生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：