[发明专利]基于褶皱结构MXene薄膜的摩擦纳米发电机及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于褶皱结构MXene薄膜的摩擦纳米发电机的制备方法，摩擦纳米发电机的制备方法为：先将含有单层的MXene的浆料A均匀涂抹在被拉伸的弹性基底的表面，待干燥后释放施加在弹性基底的张力即得到表面覆盖有褶皱结构的MXene薄膜的弹性基底，最后在MXene薄膜上引出电极，即得到摩擦纳米发电机；制得的摩擦纳米发电机包括弹性基底；所述弹性基底表面覆盖有褶皱结构的MXene薄膜。本发明的一种摩擦纳米发电机的制备方法，制备方法简单，易于实现工业化生产；制得的摩擦发电机输出功率大，可拉伸性好，可以很好地应用于能源领域和自供电传感。

技术领域

本发明属于新型能源器件技术领域，涉及一种基于褶皱结构MXene薄膜的摩擦纳米发电机及其制备方法。

背景技术

摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerators,TENGs)可将人体运动的机械能转化为电能，因此广泛应用于可穿戴器件能源以及自供能压力/触感传感器。为了提高能力转化率，增强器件灵敏度，选择高摩擦电性能的材料显得尤为重要。二维碳化物MXene(碳化钛Ti₃C₂T_x，其中，T_x代表表面官能团，例如-O，-OH和-F)是一类导电材料，由于表面富含氟基团，因此在摩擦过程中拥有很强的吸电子能力，十分适合应用于摩擦纳米发电机。

现有技术中存在很多相关的研究，如文献1(Ultra-stretchable triboelectricnanogenerator as high-sensitive and self-powered electronic skins for energyharvesting and tactile sensing.Nano Energy 2020,70.)中公开了基于多层还原氧化石墨烯/银纳米线/热塑性聚氨酯材料的线拉伸率为200％，且最高输出功率仅为0.6μW/cm²；文献2(A multifunctional and highly flexible triboelectric nanogeneratorbased on MXene-enabled porous film integrated with laser-induced grapheneelectrode.Nano Energy 2019,66.)中公开了MXene和PDMS多孔膜线拉伸率为34％；文献3(Flexible and stretchable dual mode nanogenerator for rehabilitationmonitoring and information interaction.Journal of Materials Chemistry B 2020,8(16),3647-3654.)中公开了聚偏氟乙烯带和硅胶线拉伸率为33.3％；文献4(Highlystretchable and transparent triboelectric nanogenerator based on multilayerstructured stable electrode for self-powered wearable sensor.Nano Energy2020,78,8.)中公开了MXene-AgNWs-Mxene聚氨酯纳米纤维线拉伸率为180％；文献4(Amultifunctional TENG yarn integrated into agrotextile for buildingintelligent agriculture.Nano Energy 2020,74.)MXene导电线拉伸率为100％。