CN217590636U - 一种应用于压电纳米发电机的柔性电极 - Google Patents
一种应用于压电纳米发电机的柔性电极 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，包括两个电极片本体和压电复合膜，两个电极片本体之间固定设置有压电复合膜，两个电极片本体均包括PDMS膜和银NWs膜，PDMS膜上固定设置有银NWs膜，压电复合膜包括PDMS柔性基体和压电填料，PDMS柔性基体上固定设置有压电填料，本实用新型一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，整体采用与PDMS膜集成的银纳米线作为柔性电极，银纳米线电极在柔性电子学领域具有巨大的潜力，具有可拉伸性、低电阻性和与PDMS基体粘附性良好的优点，电极片本体与压电复合膜采用热固化方式将二者连接，在任意弯曲和折叠过程中实现了电极与压电活性层之间的良好接触。
Description
技术领域
本实用新型涉及压电纳米发电机领域，具体为一种应用于压电纳米发电机的柔性电极。
背景技术
柔性、可穿戴、生物兼容的可穿戴传感器设备由于其在机器人技术、人机界面和运动检测方面的潜在应用，虽然可穿戴传感器中使用的摩擦电纳米发电机(TENGs)具有灵敏度高、材料选择多样性、成本低等优点，但电子纳米发电机的弱点，如易受环境影响的电输出和受空气故障限制的转移电荷较低限制了他们的大规模潜在应用，因此使得可穿戴式压电纳米发电机(PENG)的发展近年来引起了广泛的关注，特别是在选择具有高压电系数的无铅压电材料方面，酸钡(BTO)是一种环保型压电陶瓷。来自基于BTO的压电填料的企鹅最近引起了广泛的关注，然而，为了追求高输出性能，对柔性电极的探索和可穿戴PENG的应用往往被忽视。
现有的柔性电机大多由铜箔和银膏制成，在与压电纳米发电机的实际使用中很容易从压电功能层上剥离，在弯曲条件下进行测试应用尽管输出电压较高，但是在可穿戴应用场景中存在一定的难度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，以解决上述背景技术中提出的现有的柔性电机大多由铜箔和银膏制成，在与压电纳米发电机的实际使用中很容易从压电功能层上剥离，在弯曲条件下进行测试应用尽管输出电压较高，但是在可穿戴应用场景中存在一定的难度的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，包括两个电极片本体和压电复合膜，两个所述电极片本体之间固定设置有压电复合膜，两个所述电极片本体均包括PDMS膜和银NWs膜，所述PDMS膜上固定设置有银NWs膜，所述压电复合膜包括PDMS柔性基体和压电填料，所述PDMS柔性基体上固定设置有压电填料。
优选的，所述PDMS膜由PDMS溶液固化而成，即PDMS溶液通过固化剂倒入基底制备，将涂层溶液放置在玻璃板上进行固化。
优选的，两个所述电极片本体的厚度均为2.54pm。
优选的，所述压电复合膜的厚度为260gm，所述压电复合膜的尺寸为2×2cm。
优选的，所述PDMS柔性基体为三维多孔结构。
优选的，所述压电填料由BTS-BCT制成，压电填料由BTS-BCT颗粒烧结而成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：整体采用与PDMS膜集成的银纳米线作为柔性电极，银纳米线电极在柔性电子学领域具有巨大的潜力，具有可拉伸性、低电阻性和与PDMS基体粘附性良好的优点，电极片本体与压电复合膜采用热固化方式将二者连接，具有良好的柔韧性和机械鲁棒性，在任意弯曲和折叠过程中实现了电极与压电活性层之间的良好接触，通过与合理掺杂压电填料和相互连接的三维多孔结构协同工作，可以显著提高输出性能。
附图说明
图1为本实用新型的立体图；
图2为本实用新型的电极片本体细化图；
图3为本实用新型的压电复合膜细化图。
图中：1、电极片本体；2、压电复合膜；3、PDMS膜；4、银NWs膜；5、PDMS柔性基体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1-3，本实用新型提供了一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，包括两个电极片本体1和压电复合膜2，两个电极片本体1之间固定设置有压电复合膜2，两个电极片本体1均包括PDMS膜3和银NWs膜4，PDMS膜3由PDMS溶液固化而成，PDMS膜3上固定设置有银NWs膜4，压电复合膜2包括PDMS柔性基体5和压电填料6，PDMS柔性基体5为三维多孔结构，PDMS柔性基体5上固定设置有压电填料6。
制备电极片本体1时，首先将银纳米线稀释，再通过微孔过滤器进行真空过滤，得到银NWs膜4，再将PDMS溶液通过与固化剂混合，将涂层溶液在650rpm的玻璃板上旋转12s，然后在80℃下固化10min，将整个装置封装成PDMS膜3，在PDMS膜3完全固化之前，通过干转移技术连接到银NWs膜4上，从而得到电极片本体1，再制备压电复合膜2，将纤维素作为框架，通过磁性搅拌完全分散在去离子水中6h，其次将纤维素溶液与BTS-BCT颗粒混合，均匀搅拌12h，将混合的浆液立即用冰箱冷冻至－20℃，然后放置在冷冻干燥炉，在－45℃下放置24小时，通过升华去除水分，最后，将冻干的样品在400℃处烧结表示60min和900℃在管式炉中60min，建立三维连通多孔结构，通过医生刀片机制造出均匀厚度的压电复合膜2。
两个电极片本体1的厚度均为2.54pm，压电复合膜2的厚度为260gm，压电复合膜2的尺寸为2×2cm。
在将电极片本体1与压电复合膜2连接时，首先将电极片本体1放置到90℃的热板上，在PDMS膜3完全固化之前，在压电复合膜2的顶部和底部黏贴电极片本体1，使得对具有夹层结构的压电复合膜2进行极化。
压电填料6由BTS-BCT制成，压电填料6由BTS-BCT颗粒烧结而成。
本申请实施例在使用时：制备电极片本体1时，首先将银纳米线稀释，再通过微孔过滤器进行真空过滤，得到银NWs膜4，再将PDMS溶液通过与固化剂混合，将涂层溶液在650rpm的玻璃板上旋转12s，然后在80℃下固化10min，将整个装置封装成PDMS膜3，在PDMS膜3完全固化之前，通过干转移技术连接到银NWs膜4上，从而得到电极片本体1，再制备压电复合膜2，将纤维素作为框架，通过磁性搅拌完全分散在去离子水中6h，其次将纤维素溶液与BTS-BCT颗粒混合，均匀搅拌12h，将混合的浆液立即用冰箱冷冻至－20℃，然后放置在冷冻干燥炉，在－45℃下放置24小时，通过升华去除水分，最后，将冻干的样品在400℃处烧结表示60min和900℃在管式炉中60min，建立三维连通多孔结构，通过医生刀片机制造出均匀厚度的压电复合膜2，在将电极片本体1与压电复合膜2连接时，首先将电极片本体1放置到90℃的热板上，在PDMS膜3完全固化之前，在压电复合膜2的顶部和底部黏贴电极片本体1，使得对具有夹层结构的压电复合膜2进行极化。
以上详细说明针对本实用新型的可行实施例之具体说明，惟实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本实用新型的保护范围中。
Claims (4)
1.一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，包括两个电极片本体(1)和压电复合膜(2)，其特征在于：两个所述电极片本体(1)之间固定设置有压电复合膜(2)，两个所述电极片本体(1)均包括PDMS膜(3)和银NWs膜(4)，所述PDMS膜(3)上固定设置有银NWs膜(4)，所述压电复合膜(2)包括PDMS柔性基体(5)和压电填料(6)，所述PDMS柔性基体(5)上固定设置有压电填料(6)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，其特征在于：两个所述电极片本体(1)的厚度均为2.54pm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，其特征在于：所述压电复合膜(2)的厚度为260gm，所述压电复合膜(2)的尺寸为2×2cm。
4.根据权利要求1所述的一种应用于压电纳米发电机的柔性电极，其特征在于：所述PDMS柔性基体(5)为三维多孔结构。
Priority Applications (1)
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| CN202220950825.XU CN217590636U (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 一种应用于压电纳米发电机的柔性电极 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115995311A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-04-21 | 浙江大华技术股份有限公司 | 银纳米线透明导电薄膜及其制备方法和应用 |
| CN116833082A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-03 | 西安电子科技大学 | 一种柔性压电超声换能器及其制备方法 |
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2022
- 2022-04-24 CN CN202220950825.XU patent/CN217590636U/zh active Active
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| CN115995311B (zh) * | 2023-03-21 | 2023-05-23 | 浙江大华技术股份有限公司 | 银纳米线透明导电薄膜及其制备方法和应用 |
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