[发明专利]基于石墨烯/电活性聚合物薄膜的能量采集器

权利要求书

1.一种基于石墨烯/电活性聚合物薄膜的能量采集器，其特征在于由电活性聚合物薄膜基体、石墨烯复合薄膜电极层、电极锚区、聚酰亚胺薄膜保护层构成，采用静电诱导自组装方法在电活性聚合物薄膜基体上下表面制作石墨烯复合薄膜作为成对柔顺电极层，形成三明治结构柔性薄膜，电极锚区经金属电极引线与整流模块连接于一体构成柔性薄膜能量采集器，将人体运动能或风能转化为电能存储于超级电容器或提供给低功耗微电子器件。 

2.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述电活性聚合物薄膜基体，包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚、聚四氟乙烯-六氟丙烯、及其以聚四氟乙烯为基的偏氟、四氟乙烯和六氟丙烯三元共聚物，或者上述聚合物复合薄膜。 

3.根据权利要求1所述的柔性薄膜触觉传感器件，其特征在于所述石墨烯复合薄膜电极层被覆于电活性聚合物基体上下两表面。 

4.根据权利要求1所述的柔性薄膜触觉传感器件，其特征在于所述石墨烯复合薄膜电极层是采用静电诱导自组装方法构筑的聚电解质/石墨烯网络层状薄膜，其厚度可通过自组装层数实现纳米级可控，单层厚度为3-5纳米，薄膜层界面衔接牢固稳定，不易脱落。 

5.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述三明治结构柔性薄膜可裁剪为任意形状，而且透光率达85%。 

6.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述电极锚区采用铆接或粘贴导电金属箔，或涂布导电胶方式，或标准丝网印刷工艺制作，和石墨烯复合薄膜电极层电学连接，成对引出。 

7.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述石墨烯复合薄膜电极表面涂覆一层聚酰亚胺薄膜，在热板75℃烘干处理5分钟，用于作为柔性绝缘保护层。 

8.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述石墨烯复合薄膜电极层经电极锚区与整流模块连接，将交流电能转化为直流电能，将采集能量存储于超级电容器或提供给低功耗微电子器件。 

9.根据权利要求1所述的能量采集器，其特征在于所述石墨烯复合薄膜电极制备方法包括以下步骤： 

(1)采用5M NaOH溶液于50℃下浸泡电活性聚合物薄膜基体15分钟； 

(2)配置聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）溶液和聚4-苯乙烯磺酸（PSS）溶液浓度分别为15mg/L和3mg/L，石墨烯溶液浓度为0.25mg/ml； 

(3)在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡上述基体10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干； 

(4)在聚4-苯乙烯磺酸溶液中浸泡上述基体10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干； 

(5)重复步骤（3）和（4）一次； 

(6)在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡上述基体10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干； 

(7)在石墨烯溶液中浸泡上述基体15-20分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干； 

(8)重复步骤（6）和（7）5-10次； 

(9)将上述制备的薄膜在真空干燥箱50℃处理2-5小时，得到石墨烯复合薄膜电极。