[发明专利]一种纤维基多层结构摩擦纳米发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维基多层结构摩擦纳米发电机，其特征在于，包括电正性摩擦层和多层结构电负性摩擦层，所述的电正性摩擦层和电负性摩擦层能够相互接触分离产生电荷；所述的电正性摩擦层和电负性摩擦层均为静电纺纳米纤维膜；所述的多层结构电负性摩擦层由上至下包括储电层、导电层和摩擦接触层，所述的摩擦接触层用作电负性摩擦材料与电正性摩擦层接触分离产生电荷，所述的导电层用于传输所述的电荷；所述的储电层用于将电荷进行储存并利用。

2.如权利要求1所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机，其特征在于，所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机的工作模式为垂直分离接触式。

3.如权利要求1所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机，其特征在于，所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机包括上电极层和下电极层，上电极层和下电极层分别与电负性摩擦层和电正性摩擦层电连接，上电极层和下电极层为电压和电流的输出电极。

4.如权利要求3所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机，其特征在于，所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机还包括上基底层和下基底层，上基底层、上电极层和电负性摩擦层从上到下依次层叠设置，电正性摩擦层、下电极层和下基底层从上到下依次层叠设置，随后通过弹性材料将两部分连接，形成垂直分离接触式的摩擦纳米发电机。

5.如权利要求1所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机，其特征在于，所述的电正性摩擦层的厚度为10～100μm，电负性摩擦层的厚度为10～100μm。

6.权利要求1-5中任一项所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一：分别配制摩擦电正性聚合物纺丝原液、摩擦电负性聚合物纺丝原液、含导电物质的聚合物纺丝原液以及储电聚合物纺丝原液；

步骤二：通过静电纺丝技术对摩擦电正性聚合物纺丝原液进行纺丝，得到电正性摩擦层，通过静电纺丝技术依次对储电聚合物纺丝原液、含导电物质的聚合物纺丝原液以及摩擦电负性聚合物纺丝原液进行纺丝，得到层叠设置的储电层、导电层和摩擦接触层，构成电负性摩擦层；

步骤三：对电正性摩擦层和电负性摩擦层进行封装，前述的电正性摩擦层和电负性摩擦层的背面均附有电极材料，分别置于两个基底材料上，将前述的基底材料通过弹性材料连接，在两摩擦层间形成一定的间距，得到纤维基多层结构摩擦纳米发电机。

7.如权利要求6所述的所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述的摩擦电正性聚合物为：醋酸纤维素、聚己二酰己二胺、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰胺和聚甲醛中的一种，或任意两种及以上的混合物；所述的摩擦电正性聚合物纺丝原液的浓度为10～40％；所述的摩擦电负性聚合物为聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚氯乙烯、聚三氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚醚酰亚胺和聚酰亚胺中的一种，或任意两种及以上的混合物；摩擦电负性聚合物纺丝原液的浓度为10～40％；导电物质为科琴黑、碳纳米纤维、石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和银纳米线中的一种，或任意两种及以上的混合物；所述的储电聚合物为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯中的一种，或任意两种及以上的混合物；所述的含导电物质的聚合物纺丝原液中的聚合物为聚醚砜、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛的一种，或任意两种及以上的混合物。

8.如权利要求6所述的所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中的静电纺丝工艺参数为：电压15～30kV，灌注速度0.5～5mL/h，接收距离10～30cm，温度5～35℃，相对湿度20～80％。

9.如权利要求6所述的所述的纤维基多层结构摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中的封装工艺选用超声波粘合技术、溶液粘合或粘合剂粘合。