[发明专利]用于将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机及其制备方法，制备方法为：按顺序将柔性衬底层I、电极材料层I、电负性摩擦层、电正性摩擦层、电极材料层II和柔性衬底层II封装后，将最外侧的两柔性衬底层通过弹性材料连接使得电负性摩擦层和电正性摩擦层间距排列制得摩擦纳米发电机；电负性摩擦层是通过在气凝胶表面自组装摩擦电负性物质制得的。制得的用于将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机，包括电负性摩擦层和电正性摩擦层，电负性摩擦层主要由自组装摩擦电负性物质的纳米纤维构成。本发明的制备方法简单，制得的产品成本低廉，对微小的生物机械能的灵敏度高，电输出性能优异，在自供能传感和可穿戴领域有着良好的应用前景。

主权项

1.用于将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机的制备方法，其特征是：按顺序将柔性衬底层I、电极材料层I、电负性摩擦层、电正性摩擦层、电极材料层II和柔性衬底层II封装后，将最外侧的两柔性衬底层通过弹性材料连接使得电负性摩擦层和电正性摩擦层间距排列制得摩擦纳米发电机；所述电负性摩擦层是通过在气凝胶表面自组装摩擦电负性物质制得的；所述电负性摩擦层的制备步骤如下：(1)将纳米纤维分散在溶剂中经高速搅拌得到纳米纤维悬浮液，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、乙酸和盐酸中的一种以上，所述纳米纤维悬浮液的浓度为0.01wt％～5wt％，所述高速搅拌的速度为8000～15000rpm；(2)将纳米纤维悬浮液置于‑50～‑80℃的低温冰箱中冷冻12～36h后，在温度为‑45～‑60℃的条件下冷冻干燥36～60h得到气凝胶；(3)在气凝胶表面均匀浸渍摩擦电负性物质溶液，再将气凝胶置于相分离诱导剂中静置20～40min，经去离子水洗涤和干燥制得电负性摩擦层，其中浸渍的摩擦电负性物质的质量为气凝胶中纳米纤维质量的10％～50％，所述摩擦电负性物质溶液的浓度为10wt％～20wt％。