[发明专利]拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机以及鞋垫

权利要求书

1.一种拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，包括自下而上依次层叠的下电极层、摩擦发电层、中间电极层、压电层、上电极层和支撑层，所述支撑层为拱形，所述摩擦发电层为纳米纤维膜；

所述下电极层、所述摩擦发电层和所述中间电极层组合实现摩擦发电，所述中间电极层、所述压电层和所述上电极层组合实现压力发电。

2.根据权利要求1所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述支撑层的内侧面的最高点与两端点之间的高度差为5mm～20mm。

3.根据权利要求2所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述支撑层的材料为聚合物，所述支撑层的厚度为100μm～300μm。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述中间电极层和所述上电极层分别为镀在所述压电层的两面的金属层，所述中间电极层的厚度为5μm～10μm，所述上电极层的厚度为5μm～10μm。

5.根据权利要求4所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述纳米纤维膜的纺丝液的材料为质量比为1.1～1.2：1：(0.5％～3％)的PDMS、PVDF和MXene的混合物，所述纳米纤维膜的厚度为20μm～60μm。

6.根据权利要求5所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述纳米纤维膜通过如下操作制备得到：

将MXene和第一有机溶剂混合，超声粉碎后加入PVDF，混合均匀后得到混合液；

将PDMS前驱体、交联剂、第二有机溶剂和所述混合液混合均匀，得到静电纺丝液；

以所述静电纺丝液为原料进行静电纺丝，得到所述纳米纤维膜。

7.根据权利要求6所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述MXene的粒径为500nm～5μm，所述超声粉碎的操作通过细胞超声粉碎机完成，所述细胞超声粉碎机的功率为100W～300W，所述超声粉碎的时间为0.75h～2.5h，所述超声粉碎的条件为冰浴。

8.根据权利要求6所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述静电纺丝液中，所述PVDF、所述第一有机溶剂、所述MXene、所述PDMS前驱体、所述交联剂和所述第二有机溶剂的质量比为1：6～8：(0.5％～3％)：1：0.1～0.2：2～4；

所述第一有机溶剂为DMF，所述第二有机溶剂为乙酸乙酯；

通过所述静电纺丝液为原料进行静电纺丝的操作中，静电纺丝的正电压为8kV～16kV，接受器负电压为4kV～8kV，接收滚筒转速为60r/min～120r/min，纺丝时间为4h～8h。

9.根据权利要求5所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，其特征在于，所述下电极层为金属纤维织物，所述下电极层、所述摩擦发电层、所述中间电极层、所述压电层、所述上电极层和所述支撑层通过针线缝合固定在一起。

10.一种鞋垫，其特征在于，包括鞋垫本体以及设置在所述鞋垫本体内的如权利要求1～9中任意一项所述的拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机，所述拱形结构纤维基摩擦电/压电复合纳米发电机的支撑层用于与人的脚底接触。