[发明专利]一种泡沫金属摩擦单元及其制备方法和应用、单电极摩擦纳米发电机及其应用

权利要求书

1.一种泡沫金属摩擦单元，其特征在于，包括泡沫金属基体和分布于所述泡沫金属基体内外表面的纳米金属氧化物，所述纳米金属氧化物包括金属氧化物纳米线或金属氧化物纳米管；

所述纳米金属氧化物的表面附着有氟化分子层；

所述泡沫金属基体为泡沫铜、泡沫钛、泡沫铝、泡沫铜合金、泡沫钛合金或泡沫铝合金；所述纳米金属氧化物中的金属氧化物为泡沫金属对应的氧化物；

所述氟化分子层的化学组成为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基甲基二氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基甲基二甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟己基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷；

所述泡沫金属摩擦单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将泡沫金属基体进行氧化刻蚀，对所述氧化刻蚀后的泡沫金属基体进行退火处理，在所述泡沫金属基体的内外表面形成纳米金属氧化物，得到中间泡沫金属；

将所述中间泡沫金属进行氟化处理，在所述纳米金属氧化物的表面形成氟化分子层，得到泡沫金属摩擦单元。

2.根据权利要求1所述的泡沫金属摩擦单元，其特征在于，所述氧化刻蚀为化学氧化刻蚀或电化学氧化刻蚀；

所述化学氧化刻蚀的条件包括：刻蚀时间为10～30min，化学刻蚀液为过硫酸铵和氢氧化钠的混合水溶液；所述化学刻蚀液中氢氧化钠的浓度为1～5mol/L，过硫酸铵的浓度为0.05～0.25mol/L；

所述电化学刻蚀的条件包括：刻蚀温度为10～20℃，电压为50～60V，时间为1～3h，电化学刻蚀液为氟化铵的乙二醇溶液；所述电化学刻蚀液中氟化铵的质量含量为0.25～1％。

3.根据权利要求1所述的泡沫金属摩擦单元，其特征在于，所述退火处理的温度为150～450℃，时间为2～4h，氛围为空气氛围。

4.根据权利要求1所述的泡沫金属摩擦单元，其特征在于，所述氟化处理为液相氟化处理或气相氟化处理；

所述液相氟化处理包括以下步骤：将所述中间泡沫金属浸渍于氟化剂溶液中，静置；所述氟化剂溶液的溶剂为乙醇或正己烷；所述氟化剂溶液中氟化剂的体积含量为1～3％；

所述气相氟化处理包括以下步骤：将所述中间泡沫金属置于含有氟化剂的氟化器皿中，将所述氟化器皿密封并抽真空；

所述氟化剂溶液中的氟化剂或气相氟化处理时采用的氟化剂为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基甲基二氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基甲基二甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟己基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷。

5.权利要求1所述泡沫金属摩擦单元作为电极在摩擦纳米发电机中的应用。

6.一种单电极摩擦纳米发电机，包括绝缘管、权利要求1所述泡沫金属摩擦单元和导线；所述泡沫金属摩擦单元固定在所述绝缘管内，所述导线的一端与泡沫金属摩擦单元连接，所述导线的另一端引出绝缘管。

7.一种权利要求6所述单电极摩擦纳米发电机的应用，应用于液相流或气液两相流运输的场景中。