[发明专利]摩擦纳米发电机及其制备方法

说明书

本发明属于可植入式医疗器械技术领域，具体涉及一种摩擦纳米发电机及其制备方法。该摩擦纳米发电机包括相互接触的第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层包括层叠设置的第一基底和第一电极层，所述第二摩擦层包括层叠设置的第二基底和第二电极层，所述第一电极层含有至少一种第一多肽分子或第一多肽分子衍生物，所述第二电极层含有至少一种第二多肽分子或第二多肽分子衍生物，且所述第一电极层与所述第二电极层相邻。本发明以多肽分子材料用于摩擦的电极层中，可以差异化第一摩擦层和第二摩擦层之间的电子得失能力，从而提高电荷转移量，可有效提高摩擦纳米发电机的电输出性能。

技术领域

本发明属于可植入式医疗器械技术领域，具体涉及一种摩擦纳米发电机及其制备方法。

背景技术

植入式医疗器械(Implantable Medical Devices，IMDs)由于具有使用灵巧和方便、能实时监控病人健康状况以及有效地治疗各种突发病症等优点，现已被广泛应用于临床医疗中。目前，制约有源IMDs发展的关键因素主要是能源供给问题。绝大多数有源式IMDs维持正常工作的能量主要来源于其内置电池，而一旦电场能量耗尽，植入式医疗器械将面临停止工作的困境，此时需要手术取出器件以更换电池等一系列繁琐操作来延续器件正常运转。

当前，电子产品由于更新换代及破损等原因，导致每年在全球各地不断地产生大量的电子垃圾(E-waste)。这些废弃的电子垃圾通常含有大量的有毒有害金属或非金属元素，传统的填埋及焚烧处理方法对水源、土地及空气等人类生存环境具有灾难性后果。因此开发低毒性、环境友好、可再生、可降解的新型材料来替代目前电子产品部分元器件或制备具有完全零废物排放的新型电子设备是未来主流发展方向。瞬态电子是近年来发展起来的一种新兴电子器件制备技术。它是指器件在完成指定功能后，其物理形态和功能可以在外界刺激触发下立即发生部分消失或者完全消失。瞬态电子技术的出现可以极大地改善传统意义上电子产品报废以后产生的严重E-waste污染问题。将瞬态电子技术应用于IMDs领域，器件在完成使用功能后，可以在生物体内发生降解被人体代谢或吸收，病人就可以避免进行二次手术移除器件过程，这将极大地减轻病人的痛苦、降低潜在的手术风险和炎症反应、减少医疗成本和防止医疗资源浪费。

摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator，TENG)是近年来开发出的一种新型能量采集技术，它已被证明可以有效地在生物体体内收集组织或器官运动所产生的机械能并将其转化为电能输出。而TENG转化得到的电能输出可以给IMDs电池充电，从而极大地延长了IMDs的使用寿命，同时也为IMDs能量来源提供一种全新的选择方式。

目前报道的全可降解摩擦纳米发电机所选取的摩擦材料的组成成分比较单一，这将使得摩擦层材料之间的电子得失能力相近或相同，从而得到较低的摩擦电荷转移量，进而导致摩擦纳米发电机电输出性能低下。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种摩擦纳米发电机及其制备方法，旨在解决现有摩擦纳米发电机摩擦电荷转移量低，从而影响电输出性能的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种摩擦纳米发电机，包括相互接触的第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层包括层叠设置的第一基底和第一电极层，所述第二摩擦层包括层叠设置的第二基底和第二电极层，所述第一电极层含有至少一种第一多肽分子或第一多肽分子衍生物，所述第二电极层含有至少一种第二多肽分子或第二多肽分子衍生物，且所述第一电极层与所述第二电极层相邻。