[发明专利]一种声控挤压式发电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于压电薄膜发电技术领域，具体地来讲为一种声控挤压式发电薄 膜及其制备方法。

背景技术

火车在铁轨行驶时，车轮与铁轨存在相互作用，在此过程中，有相当一部 分能力消耗，该部分能量可以进行回收，并加以利用。特别是火车在行进间可 以发出呜呜呜的轰鸣声，ZnO纳米线可以在大于100分贝的基础上，靠声音发 电。而当前节能减排的重点在于实现技术节能，由于压电材料与声控纳米线材 料具有优良的特性，国内外对压电材料与声控纳米线材料的研究较多。因对压 电发电技术的研究较少，故压电发电技术必将成为未来的发展趋势，然而压电 材料与声控纳米线材料具有产生电量少，且不连续等难题，发的电很难全部导 出，由于传统导电电极的缺点，消耗了大量压电材料与声控纳米线材料发出的 电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种声控挤压式发电薄膜，另一方面 提供了一种声控挤压式发电薄膜的制备方法，解决压电材料与声控材料具有产 生电量少，且不连续等难题，发的电很难全部导出的问题。

本发明是这样实现的，

本发明提供了一种声控挤压式发电薄膜，该薄膜从底层到上层依次包括金 属不锈钢板、第一金属银电极、第一石墨烯导电薄膜、第一ZnO纳米线，偏聚 氟乙烯压电薄膜、第二ZnO纳米线、第二石墨烯导电薄膜以及第二金属银电极。

本发明还提供了一种声控挤压式发电薄膜的制备方法，该方法包括：在金 属不锈钢板衬底依次制备第一金属银电极、第一石墨烯导电薄膜、第一ZnO纳 米线、偏聚氟乙烯压电薄膜、第二ZnO纳米线、第二石墨烯导电薄膜以及第二 金属铝银电极。

进一步地，在不锈钢板衬底采用磁控溅射沉积第一金属银电极，其工艺参 数条件是：采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为30～50sccm，反应溅射银 金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。

进一步地，采用PECVD制备第一石墨烯导电薄膜；其工艺参数条件是： 甲烷和氢气作为混合气体反应源，按照体积比，混合气体反应源中甲烷和氢气 的比例为：3:2～4:1，另外通入氢气作为反应源，甲烷和氢气作为混合气体反应 源流量为30～100sccm，氢气作为反应源流量为50sccm，衬底温度为50℃～100℃， 沉积时间为3～10分钟。

进一步地，制备第一ZnO纳米线，其工艺参数条件是：采用氩气作为气体 反应源，氩气流量为30～50sccm，反应溅射ZnO靶材的纯度为99.99％，衬底温 度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。

进一步地，偏聚氟乙烯压电薄膜的制备，由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液 聚合而成，薄膜厚度为800nm到1200nm。

进一步地，制备第二ZnO纳米线，其工艺参数条件是：采用氩气作为气体 反应源，其氩气流量为30～50sccm，反应溅射ZnO靶材的纯度为99.99％，衬底 温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。

进一步地，采用PECVD技术制备第二石墨烯导电薄膜；其工艺参数条件 是：甲烷和氢气作为混合气体反应源，按照体积比，混合气体反应源中甲烷和 氢气的比例为：3:1～2:1，另外通入单独氢气作为反应源，其甲烷和氢气作为混 合气体反应源流量为10～20sccm，单独氢气作为反应源流量为10sccm，衬底温 度为50℃～100℃，沉积时间为3～10分钟。

进一步地，制备第二金属银电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是： 采用氩气作为气体反应源，其氩气流量为30～60sccm，反应溅射银金属靶材的 纯度为99.99％，衬底温度为40℃～120℃，沉积时间为3～10分钟。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明把压电材料发电技术与声 控材料发电技术使之与超级导体石墨烯相结合实现发电，由于石墨烯超导体的 特征，极大程度的导出了所有的电荷，解决了压电材料与声控材料发电率低， 不易导出等难题。为压电材料与声控材料发电，为节能减排作出重大的贡献。 该发电器件具有优异的压电性能与声控发电性能，挤压材料或者声音大约100 分贝就能发电，不受天气与环境限制，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简 单，可实现规模生产。

附图说明

图1为本发明的制备方法流程图；

图2为实施例3中的ZnO纳米线的SEM图谱；