CN113540340A - 一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，柔性压电式纳米发电机首先用聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物、水、高浓度盐酸、乙醇制备获得介孔硅，再结合聚二甲基硅氧烷，经加热固化获得柔性压电材料，再组装得到压电式纳米发电机。介孔硅压电式纳米发电机可通过改变介孔硅含量、匀胶机转速和温度等方式来调整其输出性能。由介孔硅压电式纳米发电机具有独特且稳定的输出、弹性可拉伸的机械性能，使其成为性能优良的可适于多场景应用的纳米发电机。
Description
技术领域
本发明属于柔性纳米发电机技术领域，主要涉及一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机及其制作方法，特别适用于生物领域的应用。
背景技术
随着经济和社会的发展，人们对便携化、微型化的电子设备的需求越来越迫切，与之相伴的是对供能系统的高要求。区别于传统电源污染重、续航差的缺点，新型压电式发电机收集机械能转换为电能，而实现电子设备的自供电。同时柔性压电式发电机，由于其易于延展，可变性的特点，使其能适应多种场景，有着广泛的应用前景。
然而现有的柔性压电式发电机的输出电压低，故而限制了其在生物医学领域的应用。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，包括如下步骤：
a、将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:10～40得到混合溶液；
b、利用匀胶机，将步骤a中混合溶液均匀地涂敷在载玻片上；
c、将步骤b中的载玻片放入烘箱内；
d、将步骤c得到薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，获得纳米发电机。
进一步地，所述的步骤a中，介孔硅和聚二甲基硅氧烷质量比为1:20。
进一步地，所述的步骤b中，匀胶机的转速为100～3000r/min。
进一步地，所述的步骤b中，的转速为1500r/min。
进一步地，所述的步骤c中，烘箱温度为30～120℃。
进一步地，所述的步骤c中，烘箱温度为90℃。
进一步地，所述的步骤c中，烘箱中的反应时间为0.5～1h。
有益效果：这种制备方式简单，易于合成，能够大规模推广。具有柔性结构，能够和身体组织的模量相匹配，不会损伤身体。
附图说明
图1利用扫描电镜拍摄的介孔硅表面形貌；
图2采用实施例2所制备出来的薄膜厚度；
图3实施例1、实施例2和实施例3分别制备的摩擦纳米发电机的发电性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不期望限制本发明的范围。在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所付权利要求书所限定的范围。
一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，包括如下步骤：
a、将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:10～40得到混合溶液；
b、利用匀胶机，转速为100～3000r/min，将步骤a中混合溶液均匀地涂敷在载玻片上；
c、将步骤b中的载玻片放入30～120℃的烘箱内，反应时间为0.5～1h；
d、将步骤c得到薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，获得纳米发电机。
步骤a中，获得最佳电压的介孔硅和聚二甲基硅氧烷质量比为1:20。
步骤b中，获得最佳电压的转速为1500r/min。
步骤c中，获得最佳电压的反应温度温度为90℃。
实施例1
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:10混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为1500r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入90℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
实施例2
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:20混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为1500r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入90℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
实施例3
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:40混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为1500r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入90℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
在实施例1～3中，我们以介孔硅和聚二甲基硅氧烷不同质量比例来制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机以获取用于制备材料最优比例。以质量比为1：10、1：20、1：40的比例制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机。
各实验结果总结如下：
实施例4
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:20混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为90r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入90℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
实施例5
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:20混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为3000r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入90℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
在实施例2、4、5中，我们以匀胶机不同转速来制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机以获取用于制备材料最优比例。以不同转速90r/min、1500r/min和3000r/min来制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机。
各实验结果总结如下：
实施例6
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:20混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为1500r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入25℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
实施例7
将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:20混合，搅拌均匀。利用匀胶机，转速为1500r/min，将混合溶液均匀地涂敷在载玻片上，将载玻片放入120℃的烘箱内，反应时间为1h，得到混合透明薄膜；将薄膜和铝片剪裁统一面积大小，然后将透明薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，用聚酰亚胺透明胶带封边，获得纳米发电机。
在实施例2、6、7中，我们以不同的反应温度来制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机以获取用于制备材料最优比例。以不同反应温度25℃、90℃和120℃来制备一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机。
各实验结果总结如下：
Claims (7)
1.一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将介孔硅和聚二甲基硅氧烷按质量1:10～40得到混合溶液；
b、利用匀胶机，将步骤a中得到的混合溶液均匀地涂敷在载玻片上；
c、将步骤b中得到的载玻片放入烘箱内；
d、将步骤c得到薄膜放置在两层相同面积大小的铝箔上，外接入导线，获得纳米发电机。
2.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤a中，介孔硅和聚二甲基硅氧烷质量比为1:20。
3.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中，匀胶机的转速为100～3000r/min。
4.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中，匀胶机的转速为1500r/min。
5.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤c中，烘箱的温度为30～120℃。
6.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤c中，烘箱的温度为90℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于介孔硅的柔性压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述的步骤c中，烘箱中的反应时间为0.5～1h。
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