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专利号: 2017108393159
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:包括压电薄膜层和叉指电极薄膜层;

所述叉指电极薄膜层由单边电极A和单边电极B构成;

所述叉指电极薄膜层半嵌入压电薄膜层中。

2.根据权利要求1所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:所述压电薄膜层通过将压电材料填充到柔性聚合物材料中制得;所述叉指电极薄膜层中的单边电极A和单边电极B均是通过将导电颗粒填充到柔性聚合物材料中制得。

3.根据权利要求2所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:构成压电薄膜层和叉指电极薄膜层中的柔性聚合物材料相同,即为硫化后具有柔性和和拉伸性的混炼硅橡胶。

4.根据权利要求2或3所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:构成压电薄膜层的压电材料为铌镁酸铅-钛酸铅、锆钛酸铅或者钛酸钡;构成叉指电极薄膜层的导电颗粒为铜粉、银粉、银铜粉或者玻璃银粉。

5.根据权利要求4所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:压电薄膜层中各组成部分的含量为:压电材料50 80wt%,混炼硅橡胶20 50wt%;

~ ~

叉指电极薄膜层中各组成部分的含量具体为:导电颗粒40 80wt%,混炼硅橡胶20~ ~

60wt%。

6.根据权利要求1所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:压电薄膜层厚度为0.3mm 6mm;叉指电极薄膜层的厚度为0.15 3mm。

~ ~

7.根据权利要求1或6所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:单边电极A和单边电极B中,每个单边电极包括多个平行的导电薄膜平行条,并由一根与之垂直的导电薄膜连接条连接,且连接条和平行条为一体结构;

单边电极A和单边电极B的导电薄膜平行条进行交错摆放且两两之间不相互接触,以此形成叉指电极。

8.根据权利要求7所述的基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机,其特征在于:所有导电薄膜平行条的宽度a和长度b均相等,同一单边电极上任意相邻的两条导电薄膜平行条之间的距离c也均相同,大小为导电薄膜平行条宽度a的1.5 5倍。

~

9.一种基于叉指电极结构柔性可拉伸压电纳米发电机的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)、柔性聚合物材料制备

将混炼生胶与硫化剂按照100:1 100:2的比例进行配比,在混炼机上混炼1 3个小时,~ ~使混炼生胶与硫化剂混合均匀;

(2)、叉指电极薄膜层的制备:

取导电颗粒将其均匀地混入到步骤(1)制得的柔性聚合物材料中,其中,叉指电极薄膜层中各组成部分的含量具体为:导电颗粒40 80wt%,混炼硅橡胶20 60wt%;

~ ~

在混料机上混炼1 3小时,混炼之后用平板硫化机对其进行20min 30min的硫化处理,~ ~硫化温度为160℃ 180℃,硫化过程中利用模具对其进行形状,大小和厚度的控制;

~

(3)、基于叉指电极的压电薄膜的制备取压电材料将其均匀地混入到步骤(1)制得的柔性聚合物材料中,其中,压电薄膜层中各组成部分的含量为:压电材料50 80wt%,混炼硅橡胶20 50wt%;

~ ~

在混料机上混炼1 3小时,混炼之后将其成薄膜状均匀的置于模板中,同时将备好的叉~指电极薄膜层平铺在混炼均匀的压电薄膜层上,利用平板硫化机对其进行20min 30min的~硫化处理,硫化温度为160℃ 180℃;

~

(4)、基于叉指电极的压电薄膜的极化处理在100℃ 120℃的油浴环境下,对步骤(3)制得的基于叉指电极的压电薄膜进行极化处~理,极化强度3KV/mm 20KV/mm,极化时间20min 30min;

~ ~

(5)、将步骤(4)制得的极化处理完成的压电薄膜放入盛有酒精的玻璃培养皿中,进行

30min的超声波清洗处理,最后放入鼓风干燥箱中,在60℃ 80℃的环境中对其进行干燥~

30min;

至此,基于叉指电极的柔性可拉伸薄膜式压电纳米发电机制备完成。