[发明专利]一种纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯‑聚甲基丙烯酸丁酯共聚物的制备方法及其在纳米新能源中的应用。带有电正性的柔性纳米发电机和自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯‑聚甲基丙烯酸丁酯共聚物制备方法简单，制备的共聚物有优良的机械性能、透明性和良好的失电子能力。使用柔性纳米发电机和自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯‑聚甲基丙烯酸丁酯共聚物制备的摩擦纳米发电机具有优良的机械性能和透明性，且制备的摩擦纳米发电机功率高，输出性能稳定；制备的自驱动传感器机械性能和透明性优良，灵敏度高，信号输出稳定。

技术领域

本发明涉及纳米新能源领域，更具体地，涉及一种柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物及其制备方法。

背景技术

纳米发电机是近年来针对能源短缺及环境污染等问题提出的一种新型能源收集装置。其能够通过特殊的材料及装置设计来将自然界和生活中的机械能转化为电能。由于纳米发电机可以基于外界应力和形变产生电信号，其也可用做微型传感器来监测人体或物体的运动或变形，而具有高柔韧性和透明性的纳米发电机有着巨大的市场需求。

摩擦纳米发电机相比传统压电纳米发电机具有高能量转化率、输出功率，高灵敏度，高适应性，和低成本等优势，因而受到了广泛的重视。而摩擦纳米发电机选用材料多为金属或结晶型高分子材料因而不具备透明性，且缺乏柔性，限制了其在某些特殊情况下的应用。因此，开发具有柔性、透明且电荷转移能力优良的摩擦纳米发电机材料是有必要的。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物及其制备方法，该制备方法简便易操作，制备的柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物具有良好的机械性能及透明度，而且具有良好的失电子能力，是理想的摩擦纳米发电机正极材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物的制备方法，具体的制备步骤为：

S1.以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯为合成单体，加入引发剂、催化剂及络合剂，冷冻真空除氧后油浴下反应得到聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物；

S2.反应后采用氯仿溶解合成的聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物，再进行萃取提纯，烘干提纯产物；

S3.将步骤S2中烘干的聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物热压成膜。

优选地，所述丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:2~4。

进一步地，步骤S1所述引发剂为4-甲基二苯甲酮；所述催化剂为溴化亚铜；所述络合剂为五甲基二乙烯基三胺或4,4'-二壬基-2,2'-联吡啶。

优选地，所述络合剂为五甲基二乙烯基三胺，其中，所述合成单体、引发剂、催化剂和络合剂的摩尔比为300:1:1:1。

优选地，所述络合剂为4,4'-二壬基-2,2'-联吡啶，其中，所述合成单体、引发剂、催化剂和络合剂的摩尔比为300:1:1:2。

进一步地，步骤S1所述油浴的温度为70~90℃；所述油浴加热时间为10~20h。

进一步地，步骤S2所述萃取提纯采用甲醇/5%盐酸溶液。

进一步地，步骤S3所述热压成膜的温度为80~120℃。

一种所述制备方法制备得到的柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物。

一种所述柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物的应用，所述柔性纳米发电机与自驱动传感器用聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸丁酯共聚物的应用于摩擦纳米发电机和自驱动传感器。