[发明专利]铌酸钠钾纤维基复合材料的柔性纳米发电机的制备方法

摘要

本发明公开了铌酸钠钾纤维基复合材料的柔性纳米发电机的制备方法，该铌酸钠钾的化学通式为0.96(K0.48Na0.52)(Nb0.95Sb0.05)O3‑0.04Bi0.05(Na0.82K0.18)0.05ZrO3(KNNS‑BNKZ)，应用溶胶凝胶法配置前驱体溶胶，通过静电纺丝法制备纤维，经过热处理将纤维粉碎，与PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合后用涂膜器刮涂在溅射了铜的PET(聚对苯二甲酸类塑料)基底上，引出铜导线，上面覆盖同样的溅射了铜的PET(聚对苯二甲酸类塑料)，然后用PDMS(聚二甲基硅氧烷)封装，固化，极化后即得到无铅的柔性纳米发电机。该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强。本发明制备的纳米发电机变形后能产生高达10V的电压，能实现能量的收集与存储，可用自供电于无线无源传感器网络。

主权项

一种铌酸钠钾纤维基复合材料的柔性纳米发电机的制备方法，其特征在于，该制备方法包括配制溶胶，将该溶胶通过静电纺丝法制备纤维，然后制备纤维基纳米发电机，所述的溶胶是0.96(K0.48Na0.52)(Nb0.95Sb0.05)O3‑0.04Bi0.05(Na0.82K0.18)0.05ZrO3，简称KNNS‑BNKZ，具体包括以下步骤：步骤1、以所述的溶胶化学通式中的比例依次称取药品，配置KNNS‑BNKZ溶胶；步骤2、将KNNS‑BNKZ溶胶在静电纺丝机上纺丝，得到KNNS‑BNKZ纤维；步骤3、将步骤2得到的KNNS‑BNKZ纤维进行热处理；步骤4、将步骤3得到的纤维粉碎，与聚二甲基硅氧烷PDMS混合，在溅射了铜的聚对苯二甲酸类塑料PET基底上涂膜，引出铜导线，然后在该膜的上面覆盖同样的溅射了铜的聚对苯二甲酸类塑料PET，封装，固化，极化后即得到KNNS‑BMKZ基纳米发电机；其中，步骤1中以化学通式0.96(K0.48Na0.52)(Nb0.95Sb0.05)O3‑0.04Bi0.05(Na0.82K0.18)0.05ZrO3为依据，按化学计量比依次称取乙酸钾、乙酸钠、乙酸锑、乙酰丙酮锆，五水合硝酸铋，溶于冰醋酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮的混合溶剂中，制得前驱体A；按照化学通式称取乙醇铌，溶解在乙二醇甲醚中，注意在干燥气氛中称量溶解制备前驱体B；将前驱体A与前驱体B混合搅拌，最后加入按照体积称量0.06g/mLPVP作为溶胶稳定剂并增加黏度以便静电纺丝，搅拌10h‑24h后即得到黄色澄清透明的KNNS‑BNKZ溶胶；步骤2中，静电纺丝工艺参数为：注射泵注射速率为0.001‑0.015mL/min，高压电场为0.2kV/cm‑1kV/cm，取下得到的织物，在80℃干燥10h‑24h；步骤3所述KNNS‑BNKZ纤维的热处理过程为：先以5℃/min的速度升温至100℃，保温30min，再以5℃/min的速度升温至430℃，保温30min，再以5℃/min的速度升温至700℃，保温60min，自然冷却至室温。