[发明专利]用于制备高分子聚合物膜的复合模板、高分子聚合物膜的制备方法及包含该膜的摩擦发电机

说明书

本发明提供了用于制备高分子聚合物膜的复合模板，包括层叠设置的刚性模板和柔性模板；其中，刚性模板一侧表面具有第一预设图形结构，柔性模板一侧表面具有第二预设图形结构，柔性模板对应刚性模板一侧表面第一预设图形结构位置设有第一通孔阵列结构。本发明还提供了高分子聚合物膜的制备方法，包括：将高分子聚合物浆料涂覆在复合模板上；固化处理；将高分子聚合物膜从复合模板上揭下，得到高分子聚合物膜。本发明还提供了包含该膜的摩擦发电机。本发明提供的复合模板和制备方法克服了刚性模板难以实现微纳米级别加工、刚性模板起膜困难的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及聚合物材料加工领域，尤其是涉及一种用于制备高分子聚合物膜的复合模板、高分子聚合物膜的制备方法及包含该膜的摩擦发电机。

背景技术

目前，用于摩擦发电机的高分子聚合物膜(例如，聚二甲基硅氧烷膜)表面微结构一般是采用模板法制备，模板法具有广泛的可操作性。但是，目前采用模板法制备摩擦发电机的高分子聚合物膜的生产工艺主要存在如下缺陷：

(1)所选用模板通常为金属、合金或有机玻璃等刚性材料，这些模板通过机加工工艺能够实现表面较大尺寸的图形结构加工(例如直径2mm，高1mm的凸点)，但对于微米或纳米级别的图形结构加工较困难，因此难以制备出包含微米或纳米级别的图形结构的高分子聚合物膜；

(2)硅模板可以实现微米或纳米级别图形结构加工，但加工成本高，另外硅模板本身成本也比较高；

(3)采用刚性模板涂覆高分子聚合物浆料并除气固化完成后，会出现刚性模板起膜困难，尤其是大面积的高分子聚合物膜在起膜时容易撕裂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于制备高分子聚合物膜的复合模板；本发明还提供了应用该复合模板制备高分子聚合物膜的方法；本发明还提供了包含该膜的摩擦发电机。

第一方面，本发明提供了一种用于制备高分子聚合物膜的复合模板，包括：层叠设置的刚性模板和柔性模板；其中，刚性模板一侧表面具有第一预设图形结构，柔性模板一侧表面具有第二预设图形结构，柔性模板对应刚性模板一侧表面第一预设图形结构的位置设有第一通孔阵列结构。

进一步地，刚性模板一侧表面上第一预设图形结构是毫米级结构，柔性模板一侧表面上第二预设图形结构是微米或纳米级结构。

进一步地，第一预设图形结构是凹孔阵列结构或凸点阵列结构，第一通孔阵列结构中的任一通孔与凹孔阵列结构中的任一凹孔对应设置，或者第一通孔阵列结构中的任一通孔与凸点阵列结构中的任一凸点对应设置，以使柔性模板覆盖刚性模板一侧表面上凹孔或凸点以外的区域。

进一步地，第二预设图形结构为柔性模板表面天然微观结构。

进一步地，刚性模板是玻璃模板、无机硅模板、石英模板、蓝宝石模板或金属模板。

进一步地，柔性模板是纸、纺织布料或多孔聚合物薄膜；进一步地，多孔聚合物薄膜是多孔聚四氟乙烯薄膜或多孔聚丙烯薄膜。

进一步地，柔性模板通过双面不干胶贴合在刚性模板上，双面不干胶对应刚性模板一侧表面第一预设图形结构的位置设有第二通孔阵列结构。

进一步地，柔性模板厚度范围为0～3mm，优选5～100μm。

进一步地，刚性模板与柔性模板的形状、尺寸均相同。

第二方面，本发明提供了一种高分子聚合物膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤S101：将高分子聚合物浆料混合、搅拌均匀；

步骤S102：将混合均匀的高分子聚合物浆料涂覆在本发明第一方面提供的用于制备高分子聚合物薄膜的复合模板上；

步骤S103：固化处理；