一种柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置及其制造方法

摘要

一种柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置及其制造方法，涉及纳米发电装置。所述装置设有聚对苯二甲酸乙二酯基底、第一金电极、聚二甲基硅氧烷层、有序钛酸铋钠钾纳米纤维、聚酯酰胺胶带、第二金电极。在柔性聚对苯二甲酸乙二酯基底上溅射第一金电极，引出导线作为纳米发电装置其一信号输出端；在聚对苯二甲酸乙二酯溅射第一金电极处旋涂一层聚二甲基硅氧烷层；用聚酯酰胺薄胶带将有序钛酸铋钠钾纳米纤维置于旋涂聚二甲基硅氧烷层处；将聚二甲基硅氧烷层放于烘箱中固化；在聚酯酰胺胶带的上表面溅射上第二金电极，引出导线作为纳米发电装置另一信号输出端；在第二金电极表面涂覆一层树脂或粘上胶带，即得纳米发电装置。便于携带、可自供电能。

说明书

技术领域

本发明涉及纳米发电装置，尤其是涉及一种柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置及其 制造方法。

背景技术

伴随着社会的发展，能源的需求量越来越大，传统的发电方式如水力发电、核燃料发电、 火力发电、化学能发电等不但会消耗大量的自然资源，而且会造成大量的环境污染。同时， 电能在运输的过程中存在着大量的损失及危险，增加了成本。

英国《科学》报道，美国佐治亚理工学院王中林教授课题组成功在纳米尺度下将机械能 转换为电能，在世界上首次研究成功纳米发电装置，实现了真正意义的纳米系统。纳米发电 装置以压电效应为基础，可与纳米功能器件整合，收集各种形式的机械能，如人体运动、水 流等所产生的能量，将其转化为电能提供给纳米器件，实现纳米器件的自我能量供应。目前， 纳米机的输出功率可以驱动小型的电子设备，如商用发光二极管。因此，从绿色角度、节能 环保角度出发，这种自供电源的纳米发电装置，无论是在生物、医学、人类健康，还是无线 通信、传感、军事等方面都具有不可估量的价值。且纳米发电装置符合了当代电子产品逐渐 小型化的趋势，及弥补了现在外部电源携带不方便、需经常更换、需定期充电等缺点，受到 了各国科学家的广泛关注。

发明内容

本发明的目的是为了解决外部电源携带不方便、需定时充电等缺点，提供便于携带、可 自供电能的一种柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置及其制造方法。

所述柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置设有聚对苯二甲酸乙二酯基底、第一金电极、 聚二甲基硅氧烷层、有序钛酸铋钠钾纳米纤维、聚酯酰胺胶带、第二金电极；所述第一金电 极溅射于聚对苯二甲酸乙二酯基底上；所述聚二甲基硅氧烷层旋涂于溅射第一金电极处；所 述有序钛酸铋钠钾纳米纤维通过聚酯酰胺胶带固定于聚二甲基硅氧烷层处，所述第二金电极 溅射于聚酯酰胺胶带上表面；第一金电极和第二金电极分别与两根导线连接，作为纳米发电 装置的信号输出端。

所述聚对苯二甲酸乙二酯基底长期使用的温度可达120℃，聚对苯二甲酸乙二酯基底的 厚度可根据实际需要调整。

所述聚二甲基硅氧烷层的厚度可为80～120μm，优选100μm。

所述聚酯酰胺胶带的承受温度在200℃以上，聚酯酰胺胶带的厚度可为80～120μm，优 选100μm。

在第二金电极表面涂覆一层树脂或粘上胶带是起保护第二金电极的作用。

所述柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置的制造方法，包括以下步骤：

1)在柔性聚对苯二甲酸乙二酯基底上溅射第一金电极，引出导线作为纳米发电装置其一 信号输出端；

2)通过匀胶机在聚对苯二甲酸乙二酯溅射第一金电极处旋涂一层聚二甲基硅氧烷层；

3)用聚酯酰胺薄胶带将有序钛酸铋钠钾纳米纤维置于旋涂聚二甲基硅氧烷层处；

4)将聚二甲基硅氧烷层放于烘箱中固化；

5)在聚酯酰胺胶带的上表面溅射上第二金电极，引出导线作为纳米发电装置另一信号输 出端；

6)在第二金电极表面涂覆一层树脂或粘上胶带，即制成柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发 电装置。

在步骤4)中，所述固化的温度可为120℃，符合聚二甲基硅氧烷长期承受温度，固化的 时间可为2h。

本发明解决了现有技术中外部电源携带不方便、需定时充电等缺点，提供了便于携带、 可自供电能的一种柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置，其制造方法简单。

附图说明

图1为根据实施例1提供的方法所得到的柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置的示意 图；

图2为柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置在一定压力下的电压脉冲输出。

图3为柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置在一定压力下的电流脉冲输出。

具体实施方式

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种结构如图1所示的柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置的制造方 法，包括：

(1)在柔性聚对苯二甲酸乙二酯基底1上溅射一层100nm左右的第一金电极21，引出 导线3作为纳米发电装置其一信号输出端；

(2)通过匀胶机在聚对苯二甲酸乙二酯基底1溅射第一金电极21处涂覆一层100μm 聚二甲基硅氧烷层4；

(3)用聚酯酰胺薄胶带5将有序钛酸铋钠钾纳米纤维6置于聚二甲基硅氧烷层4旋涂处；

(4)将聚二甲基硅氧烷层4放于烘箱中固化；

(5)在聚酯酰胺胶带5的上表面溅射上100nm的第二金电极22，引出导线3作为纳米 发电装置另一信号输出端；

(6)在第二金电极22表面涂覆树脂层或粘上胶带7，即制成柔性无铅压电钛酸铋钠钾 纳米发电装置。

参见图1，所述柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置实施例设有聚对苯二甲酸乙二酯 基底1、第一金电极21、聚二甲基硅氧烷层4、有序钛酸铋钠钾纳米纤维6、聚酯酰胺胶带5、 第二金电极22；所述第一金电极21溅射于聚对苯二甲酸乙二酯基底1上；所述聚二甲基硅 氧烷层旋4涂于溅射第一金电极21处；所述有序钛酸铋钠钾纳米纤维6通过聚酯酰胺胶带5 固定于聚二甲基硅氧烷层4处，所述第二金电极22溅射于聚酯酰胺胶带5上表面；第一金电 极21和第二金电极22分别与两根导线3连接，作为纳米发电装置的信号输出端。

所述聚对苯二甲酸乙二酯基底长期使用的温度可达120℃，聚对苯二甲酸乙二酯基底的 厚度可根据实际需要调整。

所述聚二甲基硅氧烷层的厚度可为80～120μm，优选100μm。

所述聚酯酰胺胶带的承受温度在200℃以上，聚酯酰胺胶带的厚度可为80～120μm，优 选100μm。

在第二金电极表面涂覆一层树脂或粘上胶带是起保护第二金电极的作用。

图2和3为该柔性无铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置在一定压力下的电压和电流脉冲输 出，表明其具有良好的发电特性。

根据本发明的实施例，还可以对钛酸铋钠钾纳米纤维进行极化，从而进一步提高柔性无 铅压电钛酸铋钠钾纳米发电装置的发电量。