集成可拉伸電極的全柔性一體式摩擦納米發(fā)電機(jī).pdf

1、二十一世紀(jì)以來，能源危機(jī)問題日趨明顯，并已經(jīng)成為限制世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類文明進(jìn)步的瓶頸性問題。為解決能源危機(jī)問題，世界各國致力于發(fā)展新能源和可再生能源技術(shù)，該類技術(shù)也已經(jīng)成為新時(shí)代的技術(shù)導(dǎo)向。太陽能、水能、風(fēng)能、熱能、核能等可再生能源也已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。然而，生活中存在的的多種無規(guī)則的、無處不在的微小能量，如人體運(yùn)動能、機(jī)械振動能、傳統(tǒng)方式難以收集的微小風(fēng)能、水能等等，經(jīng)常被人們所忽略。因此，如何有效地進(jìn)行微小能源采集已成為近年

2、來的研究熱點(diǎn)。
　　近年來，微能源采集技術(shù)發(fā)展迅速?，F(xiàn)已形成四大類技術(shù)分支:振動驅(qū)動電磁式微能源采集器、壓電式微能源采集器、靜電式振動能量采集器、摩擦納米發(fā)電機(jī)。2012年，王中林院士課題組首次成功研制摩擦納米發(fā)電機(jī)，這一重大發(fā)現(xiàn)開啟了微能源采集技術(shù)的新篇章。這種發(fā)電機(jī)基于摩擦起電和靜電感應(yīng)，通過兩種不同極性的摩擦材料間的周期性摩擦來產(chǎn)生電力。通過幾年來學(xué)者們的深入研究和廣泛應(yīng)用，摩擦納米發(fā)電機(jī)已經(jīng)被證明為是一種采集微小能量的有效

3、方式。現(xiàn)在，摩擦納米發(fā)電機(jī)主要分為三種:接觸分離式，滑動摩擦式，單電極式。摩擦納米發(fā)電機(jī)可以收集日常生活中常見的人體運(yùn)動能，機(jī)械振動能，并轉(zhuǎn)換為電能，可為便攜式、可穿戴式電子產(chǎn)品供電。
　　此外，便攜式、穿戴式電子設(shè)備正朝著集成化、人性化的方向發(fā)展。隨著材料科學(xué)、柔性電子和納米技術(shù)的飛速發(fā)展，具備生物兼容性、自供能的智能傳感器件應(yīng)運(yùn)而生。這就給應(yīng)用于人體運(yùn)動能采集的摩擦納米發(fā)電機(jī)提出了新的要求。目前所開發(fā)的摩擦納米發(fā)電機(jī)主要依靠傳

4、統(tǒng)的柔性較差且不可拉伸的電極材料，這極大限制了摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)一種具備良好的柔性和導(dǎo)電性的電極材料來替代傳統(tǒng)電極，進(jìn)而進(jìn)一步開發(fā)出基于全柔性材料的新型摩擦納米發(fā)電機(jī)的需求迫切。
　　本文中所制備的全柔性一體式摩擦納米發(fā)電機(jī)主要由可拉伸電極和硅膠構(gòu)成。其中，由硅膠聚合物和導(dǎo)電功能填料混煉制備而成的可拉伸電極具有良好的導(dǎo)電性、柔韌性和可拉伸性，而且其表面自帶有規(guī)則的微納結(jié)構(gòu)。利用硅膠制備出得摩擦負(fù)相極面磁療具有良好