[发明专利]一种制备摩擦纳米发电机高分子磁性复合薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备摩擦纳米发电机高分子磁性复合薄膜的方法，主要根据氧化钛铁的摩尔比计算所需要无水乙醇、钛酸四丁酯、乙酰丙酮、去离子水、硝酸、氢氧化钠和六水合硝酸铁等药品的用量；通过胶体的制备、结晶粉末的制备、复合胶体制备和旋涂甩膜四大步骤完成。本发明制备的高分子磁性复合薄膜薄膜材料弥补了传统单电极模式输出性能不好的缺点；具有磁场响应的效果，即在磁场影响下性能能进一步提升；制作成本便宜；能为摩擦纳米发电机的制备提供高性能材料；制得的复合胶体中有二氧化钛铁，在光照条件下能提高性能，能实现与光，磁，电三者的耦合。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，特别涉及一种制备摩擦纳米发电机高分子磁性复合薄膜的方法。

背景技术

能源犹如现代人类文明的血液，从何处获取和怎么获取都与我们每个人息息相关，同时也是科学家最重要的研究课题之一。当今社会，各类大型发电厂虽已满足了位置集中、分布固定的用电设备的需求，但其他广泛分布的电子器件仍然需要从其周边环境中收集能源用于供电。在众多能量采集技术中，摩擦纳米发电机因其可收集多种形式的机械能而脱颖而出。自2012年问世以来，它的快速发展引起了从能源到传感器等各领域科研组织的关注，成为当下热门研究领域之一。为进一步推动摩擦纳米发电机的产业化，而通过计算模拟设计摩擦纳米发电机摩擦层材料并研究其电荷转移规律获得发电机的高性能表现是重要途径之一。现有的导电薄膜材料无法满足纳米发电机的使用要求，输出性能低，无法实现光、磁、电三者耦合

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，发明了一种制备摩擦纳米发电机高分子磁性复合薄膜的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种制备摩擦纳米发电机高分子磁性复合薄膜的方法，包括如下步骤：

(1)根据二氧化钛铁的摩尔比计算无水乙醇、钛酸四丁酯、乙酰丙酮、去离子水、硝酸、氢氧化钠和六水合硝酸铁的用量；

(2)在烧杯中先加入无水乙醇溶液，然后一边搅拌一边注入乙酰丙酮溶液，最后加入钛酸四丁酯溶液搅拌制得前驱液A；

(3)根据用量将无水乙醇溶液和去离子水放入新的烧杯中静止制得前驱液B；

(4)在新的烧杯中加入去离子水并根据用量加入六水合硝酸铁固体搅拌溶解制得前驱液C；

(5)在搅拌前驱液A的条件下缓慢的倒入前驱液B，然后将前驱液C在搅拌的条件下缓慢的倒入前驱液A和前驱液B的混合溶液中；

(6)在前驱液A、前驱液B和前驱液C的混合液中加入硝酸调节pH值；

(7)在盛有前驱液A、前驱液B和前驱液C的混合液的烧杯中置入磁性转子并将烧杯放于热板上加热搅拌；所述的磁性转子的转速为500r/min；磁性转子的作用是使各个溶剂混合均匀进而形成胶体。

(8)用红外线观察液体是否形成具有丁达尔效应的胶体，当前驱液A、前驱液B和前驱液C的混合液形成胶体后取出磁性转子，将胶体静置24小时；

(9)将步骤(8)中制备的胶体放在50～90摄氏度的热板上烘干直至变成块体；

(10)将步骤(9)中制备的块体转移到退火舟内并放置在管式炉内在500～1000摄氏度的温度中保温1～4小时，然后控制管式炉逐渐降温至200～300摄氏度；最后将退火舟从管式炉中取出制得结晶粉末；

(11)将步骤(10)中制备的结晶粉末分别与聚二甲基硅氧烷胶体、聚四氟乙烯胶体或聚偏二氟乙烯胶体按质量比1:10的比例混合后用搅拌机搅拌1～2小时；然后加入胶体固化剂搅拌10～60分钟得到复合胶体；

(12)将步骤(11)制得的复合胶体放置在真空箱中保持10～30分钟；

(13)用ITO或FTO导电薄膜作为基底，把基底放在旋涂仪上空转一次；