[发明专利]一种氧化锌纳米发电机及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锌纳米发电机及其制造方法，尤其涉及一种具有串联氧化锌纳米发电机单元的氧化锌纳米发电机及其制造方法。

背景技术

作为二十一世纪兴起的一个重要的高新科技领域，纳米技术正经历着前所未有的高速发展期。在完成大量新型纳米材料制备的基础上，各种与之相关的具有特殊功能的纳米器件的研究正在成为纳米科技发展新的推动力。由于系统的小型化要求相应能源供给系统的微型化，因此，在一个复杂的纳米系统中，单个器件的能源供给是至关重要的。然而，因为缺乏合理的设计和研究思路，有关纳米器件能源供给系统的研究已成为当今纳米技术研发中的一个盲区。探寻合适的、能够源源不断地自供电的纳米级能源补给技术，是未来纳米科技发展的潮流。

从绿色、节能环保的角度考虑，理想的纳米级供电装置应该是不依赖于外部充电能源、无毒、不产生污染且能连续供电的系统。这种自供电源的纳米系统，无论是在生物、医学、人类健康，还是在军事、无线通信和无线传感等方面都具有不可估量的价值。举一个简单的例子，用于某些疾病诊断和治疗的身体内置无线传感器都需要电源驱动。一般来讲，这些传感器的能源都直接或间接地来源于外部电池。这种外部电源存在着携带不方便、需经常更换、需定期充电等缺点。如果这些传感器能借助于生物体内部能量资源（例如，各种体液流动产生的机械能，肌肉的伸缩能等）实现自我供电，这将是人类能源利用史上的一个奇迹，必将引发一场新的绿色能源革命。这也意味着人类能够真正利用微型纳米系统，将流动、振动、水压等自然界存在的且被人们所忽略的机械能有效地转化为电能，实现无需外接电源而能独立工作的纳米器件，从而最大限度地满足人们的各种能源需求。

但是现有的纳米发电机的制造方法通常成本较高，且均为单层结构，所提供的发电量有限，无法满足各种能源需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种氧化锌纳米发电机的制造方法，简单易行，可以形成多层串联结构。

本发明提供一种氧化锌纳米发电机的制造方法，包括：

1）在衬底上镀一层钛层；

2）再镀一层金层；

3）将衬底漂浮在六水合硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液的面，并使镀金的一面向下，在加热的条件下生长，得到氧化锌纳米线层；

4）在氧化锌纳米线层上旋涂PMMA层，其中PMMA将氧化锌纳米线包裹在其中，并露出氧化锌纳米线的端部，然后固化PMMA；

5）镀一层金层；

6）再镀一层钛层。

根据本发明提供的方法，其中在执行步骤5）之前还包括步骤4’)：在氧化锌纳米线层上镀一层钛层，然后重复上述步骤2）、3）和4），所述步骤4’)可执行一次或重复多次，额外再得到一层或多层氧化锌纳米线层。

根据本发明提供的方法，其中所述金层的厚度在50-100nm之间。

根据本发明提供的方法，其中所述钛层的厚度在50-150nm之间。

根据本发明提供的方法，其中所述六水合硝酸锌的摩尔浓度与六次甲基四胺的摩尔浓度比为1：1。

根据本发明提供的方法，其中所述六水合硝酸锌的浓度为0.01-0.05mol/L，六次甲基四胺的浓度为0.01-0.05mol/L。

根据本发明提供的方法，其中步骤3）中，生长氧化锌纳米线层时的温度为75至85℃。

本发明还提供一种根上述制造方法形成的氧化锌纳米发电机。

本发明提供的方法仅通过溶液化学方法便可以形成氧化锌纳米线发电层，成本低廉，并可有效的提高氧化锌纳米线与衬底上的金层之间的粘附力，并可得到多层串联的纳米发电机结构，从而提高氧化锌纳米发电机的发电量。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据实施例1提供的方法所得到的纳米发电机的示意图；

图2为根据实施例1提供的方法所得到的纳米发电机的电流-电压曲线；

图3为单层氧化锌纳米发电机的电压和电流脉冲输出；

图4为根据实施例2提供的方法所得到的纳米发电机的示意图；

图5为多层氧化锌纳米发电机的电压和电流脉冲输出。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种结构如图1所示的氧化锌纳米发电机的制造方法，包括：

1）在衬底1上利用真空镀膜法镀一层50nm的钛层2，然后再镀一层50nm的金层3，其中衬底1为kapton薄膜；