[发明专利]基于3D打印制备摩擦纳米发电机的方法及装置

权利要求书

1.一种制备摩擦纳米发电机的方法，其特征在于，包括：

配置打印墨水，包括：采用液态的基体材料掺杂功能材料，可选择性添加延凝剂和增稠剂，以调控得到的打印墨水的凝固时间和粘稠度，所述打印墨水包括：电极层打印墨水、介电层打印墨水、支撑层打印墨水、牺牲层打印墨水和封装层打印墨水，所述牺牲层打印墨水在固化后溶于水，所述电极层打印墨水、所述介电层打印墨水、所述支撑层打印墨水和所述封装层打印墨水在固化后不溶于水；所述功能材料为用于制备摩擦纳米发电机的各部件的功能材料；以及

采用所述打印墨水按照摩擦纳米发电机的各部件的制作顺序依次在基底上进行3D打印，以制备得到摩擦纳米发电机，包括：采用封装层打印墨水、电极层打印墨水、介电层打印墨水、支撑层打印墨水和牺牲层打印墨水依次在所述基底上进行3D打印，并依次得到基底封装层、底电极层、介电层、包括间隔分布于介电层多个部分的支撑层和在固化成型的支撑层间隔处形成的牺牲层；采用电极层打印墨水在固化成型的牺牲层和支撑层上方形成顶电极层；

其中，所述打印墨水在打印前呈液态，在打印预设时长后发生固化并维持形状不变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体材料包括液体状的高分子溶胶或者有机溶剂，为以 下材料的一种：液体硅胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、二氯甲烷溶剂、丙酮、乙醇、三氯甲烷或水。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述电极层打印墨水中的功能材料为导电物质，所述导电物质包括导电粉末或导电纤维，所述电极层打印墨水中的所述导电物质的质量分数占比不超过70％；所述导电物质的最大尺寸的粒径小于20μm；

所述导电物质包括以下材料的一种或多种：金属镍粉、金属铜粉、银粉、银纳米线、银片、金粉、铝粉、铁粉、碳粉、镍粉、碳纤维、碳纳米管或二维材料Maxen。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述介电层打印墨水中的功能材料为高分子物质粉末，所述介电层打印墨水中的所述高分子物质粉末的质量分数占比不超过40％，所述高分子物质粉末的粒径小于20μm；

所述介电层打印墨水中的所述高分子物质粉末包括以下材料的一种或多种：聚四氟乙烯粉末、聚偏氟乙烯粉末、尼龙粉末、FEP粉末、PVA粉末或聚酰亚胺粉末。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述支撑层打印墨水中的功能材料的浓度为0，所述支撑层打印墨水中的基体材料的质量分数占比为85％～89％，增稠剂的质量分数占比为8％～10％，延凝剂的质量分数占比为7％～1％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述牺牲层打印墨水的基体材料包括水，功能材料包括普朗尼克，在配置所述牺牲层打印墨水时，将质量分数占比为40％～45％的普朗尼克溶解在质量分数占比为60％～55％的水中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述封装层打印墨水中的功能材料为高分子物质粉末，所述封装层打印墨水中的所述高分子物质粉末的质量分数占比不超过20％，所述高分子粉末的粒径小于20μm；

所述封装层打印墨水中的所述高分子物质粉末包括以下材料的一种或多种：聚四氟乙烯粉末、聚偏氟乙烯粉末、尼龙粉末、FEP粉末、PVA粉末或聚酰亚胺粉末。