[发明专利]一种原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机及其制备

摘要

本发明提供了一种原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机及其制备方法。所述的原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机，其特征在于，包括表面原位构筑二氧化硅纳米颗粒(SiO₂ NPs)的摩擦电正性纳米纤维膜，以及表面原位构筑聚四氟乙烯纳米颗粒(PTFE NPs)的摩擦电负性纳米纤维膜。经过原位聚合表面修饰后的摩擦纳米发电机表面电荷量有望提高10～300％，短路电流有望提高20～300％，开路电压有望提高50～300％。本发明的摩擦纳米发电机电输出性能高、体积小、结构简单、制备工艺短，随着其性能的进一步提升，该摩擦纳米发电机在可穿戴电子领域的前景将更加广泛。

主权项

1.一种原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机的制备方法，所述的原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机包括表面原位构筑二氧化硅纳米颗粒的摩擦电正性纳米纤维膜，以及表面原位构筑聚四氟乙烯纳米颗粒的摩擦电负性纳米纤维膜，其特征在于，所述的制备方法包括：步骤一：选用至少一种摩擦电正性聚合物和至少一种摩擦电负性聚合物，溶于相应的溶剂中，通过搅拌溶解，配制成均相稳定的纺丝溶液；步骤二：将前述的两种聚合物纺丝溶液通过静电纺丝技术制备得到摩擦电正性纳米纤维膜和摩擦电负性纳米纤维膜；步骤三：分别合成电正性材料所需的苯并噁嗪和电负性材料所需的氟化苯并噁嗪；将苯并噁嗪和氟化苯并噁嗪分别溶于相应的溶剂中，形成均一溶液，再将二氧化硅纳米颗粒分散在得到的苯并噁嗪溶液中，聚四氟乙烯纳米颗粒分散在得到的氟化苯并恶嗪溶液中，获得分散均匀的反应液；步骤四：将摩擦电正性纳米纤维膜在前述的含有二氧化硅纳米颗粒的苯并噁嗪溶液中浸润，将摩擦电负性纳米纤维膜在前述的含有聚四氟乙烯纳米颗粒的氟化苯并噁嗪溶液中浸润，在高温下进行聚合反应，得到表面原位构筑二氧化硅纳米颗粒的摩擦电正性纳米纤维膜，以及表面原位构筑聚四氟乙烯纳米颗粒的摩擦电负性纳米纤维膜；步骤五：在摩擦电正性纳米纤维膜和摩擦电负性纳米纤维膜的背面复合一层导电材料，分别置于两个硬质基底上，将前述的硬质基底通过弹性材料连接，在摩擦电正性纳米纤维膜和摩擦电负性纳米纤维膜间形成可垂直接触分离的工作距离，得到原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机。