[发明专利]一种石墨烯驻极体纳米发电机

权利要求书

1.一种石墨烯驻极体纳米发电机，包括：

由导电硅片制作的底电极；

所述底电极上的第一绝缘层；

所述第一绝缘层上的电荷存储层；

所述电荷存储层上的由高分子聚合物制作的第二绝缘层；

所述第二绝缘层上的由还原氧化石墨烯构成的顶电极；

所述电荷存储层由质子化氧化石墨烯构成；

所述导电硅片为掺磷的N型半导体或者掺硼的P型半导体硅片，导电硅片的厚度为180~220 微米；

所述电荷存储层的制作方法为：将片层大小在400~600纳米之间的氧化石墨烯投入到酸性溶液中制成第二悬浮液，其中氧化石墨烯的浓度为5~8mg/mL，控制第二悬浮液的pH值在1~5之间；然后将第二悬浮液涂覆于第一绝缘层上，再用热风整平并烘干，获得厚度为0.8~1.2 微米的质子化氧化石墨烯薄膜，该质子化氧化石墨烯薄膜即为电荷存储层。

2.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，所述第二悬浮液是采用旋涂、刮涂、滴膜或丝印的方法涂覆于第一绝缘层上。

3.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，顶电极的制作方法为：

将片层大小为400~600 纳米的氧化石墨烯粉末投入到第二分散剂中制成第三悬浮液，其中氧化石墨烯的浓度为5~8mg/mL，然后在基底上涂覆第三悬浮液，待第二分散剂挥发干净后进行剥离，得到厚度为0.8~1.2微米的氧化石墨烯薄膜；再将该氧化石墨烯薄膜置于70~90℃的还原剂中进行还原，取出后用去离子水清洗，待干燥后得到还原氧化石墨烯薄膜，该还原氧化石墨烯薄膜即为顶电极；

第二分散剂为甲醇、乙醇、丙酮、去离子水、四氢呋喃或N、N二甲基甲酰胺中的至少一种；

还原剂采用如下溶液中的任意一种：

A、含5~35wt%碘化氢和30~50 wt%乙酸的水溶液；

B、浓度为45~55 wt %水合肼溶液；

C、浓度为0.1~0.5 wt %硼氢化钠水溶液。

4.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，所述第一绝缘层为热氧化在底电极上的二氧化硅层，二氧化硅层的厚度为250~350纳米。

5.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，第二绝缘层为空心结构，第二绝缘层的下表面面积为电荷存储层的上表面面积的5~80%。

6.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，第一绝缘层的厚度为60~120微米，制作材料为聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯，聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚已丁烯、聚丙烯腈或聚双苯酚碳酸酯。

7.根据权利要求1所述的纳米发电机，其特征在于，第二绝缘层的厚度为60~120微米，制作材料为聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯，聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚已丁烯、聚丙烯腈或聚双苯酚碳酸酯。