專利名稱：一種具有紫外線吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有紫外線吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜，具體是利用同時具有紫外吸收特性、能量轉換功能、柔性和有一定可見光透過率的納米薄膜材料通過有機無機復合手段來達到對紫外線的吸收和利用環(huán)境中的能量轉換為電能的目的。
背景技術：
隨著經濟的發(fā)展和人口增長，全球環(huán)境急劇惡化，臭氧層破壞，從而使地球接受更多的紫外線輻射。紫外線不僅造成對人體的傷害，也同時能夠造成暴露于陽光下的材料的老化，造成材料或設備使用壽命縮短，以致不可使用。現(xiàn)在的社會發(fā)展趨向于新能源和多功能材料的研制和開發(fā)，環(huán)境中的能量有很大一部分沒有被人類利用，開發(fā)新設備新裝置來利用綠色能源，將環(huán)境中的多種能量轉換為人們生活所需的能源，具有重要的意義。正壓電效應是由于外界的作用使材料發(fā)生變形，由于對稱中心發(fā)生偏移，產生正負電荷的離化，即電極化現(xiàn)象，在兩個表面上產生符號相反的電荷，形成電勢差，外接電極和導線，形成回路產生電流。它主要利用的是機械能?，F(xiàn)有的復合薄膜功能單一，不能兼具防紫外線輻射、能量轉換、柔性和透光的多種功能，并且大多數(shù)能量轉換薄膜材料只利用單一的能源，不能充分利用環(huán)境中的各種能源。透明薄膜太陽能電池，雖然是一種能量轉換薄膜，但是利用環(huán)境中的能源單一，并且使用受到天氣的限制。例如，專利號200720311391. 4涉及一種有機薄膜太陽能電池，所設計結構為層狀結構，只利用到環(huán)境中的太陽能，并未利用沒有利用到環(huán)境中的風能等其他能源，并且只能在晴天使用，限制了使用的場合和范圍。同時，在具有壓電薄膜的傳感器、 能量轉換結構中，雖然采用的是層狀結構，但是導電材料多采用金屬或合金作為電極，從而導致材料的透明度和柔韌性降低，并且不具有紫外吸收性。專利號00100405. O涉及一種壓電傳感器，這種壓電傳感器為層狀結構，壓電薄膜只限定為鈦酸鋯酸鉛壓電材料，對其他壓電材料為涉及使用；申請?zhí)枮?00910005272. X的發(fā)明專利中，涉及一種半導體傳感器以及半導體傳感器的制造方法，結構為多層壓電薄膜，電極材料使用的為金屬薄膜；專利申請?zhí)枮?00910033529. 2涉及一種褶皺形復合式壓電能量轉換結構，屬于壓電能量轉換技術領域，結構為褶皺形彈性體，該專利中涉及的壓電薄膜只為PVDF薄膜。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，充分利用環(huán)境中的能量，轉換為電能，制備集紫外線吸收、多種能量轉換、柔性和透明性為一體的薄膜，形成綠色能源。根據(jù)上述壓電效應原理，本發(fā)明制備出既可以阻隔紫外線的輻射，又可以利用風能、雨能，轉換為電能的有機/無機透明復合薄膜?？朔宋漳茉磫我坏膯栴}，利用了環(huán)境中的多種能源，擴展了使用場合和范圍，起到節(jié)能環(huán)保的作用。這種透明復合薄膜可以根據(jù)實際需求而制備，用于顯示器薄膜、臨摹帖、鍵盤保護膜、蔬菜大棚、汽車擋風玻璃、沙灘更衣篷、野營帳篷、蒙古包、車棚、汽車罩、公交站臺、室外遮陽棚、路燈的燈罩等，其優(yōu)勢在于這種透明復合薄膜能夠擴展使用的場合，突破了太陽能薄膜受到天氣限制的弊端，充分利用環(huán)境中的能量，防止紫外線對人和物的輻射的同時，可以將環(huán)境中的多種能量轉換為電能，從而為小型電器和微電子器件比如手機、照明燈。微電池等供電和充電，該復合薄膜提供的是新型的綠色能源，保護了生態(tài)環(huán)境，起到了節(jié)能、環(huán)保的目的。本發(fā)明所采用的技術方案本發(fā)明的一種具有紫外線吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜， 其特征在于所述的復合薄膜內含有同時具有吸收紫外線和壓電性能的納米結構；本發(fā)明的進一步的方案是所述的復合薄膜，從外層到內層都是透明的或半透明的，包括絕緣層、導電層和中心層，均為透明薄膜。本發(fā)明的有益效果是首先，因為使用防水高分子絕緣層，避免了雨水對納米薄膜材料的破壞。其次，因為納米材料為幾微米或幾十微米，在薄膜上生長后不影響復合薄膜的正常使用，再次，因為納米材料的比表面積比較大，對陽光中的紫外線有較強的吸收作用， 能夠避免或減少人體或設備材料遭受紫外線的傷害，防止材料的老化。進一步，采用具有良好柔韌性的高分子絕緣薄膜和高分子導電薄膜，使該復合薄膜可以靈活的變形，提高抗壓能力和抗彎曲能力，適合于更復雜的結構與環(huán)境中。當下雨或刮風的時候，雨點滴在薄膜上或風吹到薄膜上，由于雨速、風向風速等不斷變化，致使中心層不斷產生形變，通過壓電效應而產生電勢差，高分子導電薄膜作為載流子傳輸層對外產生電流，從而將環(huán)境中的風能或雨滴的重力勢能等機械能轉換為電能，這種有機/無機復合薄膜可以將環(huán)境中的多種能量轉換為電能，擴寬了應用領域，克服了能源單一的問題，可以為小型電器和微電子器件提供電能，比如照明燈、手機、微型電池等，充分利用了大自然的綠色能源，集紫外線吸收、多種能量轉換為一體，起到節(jié)能、環(huán)保的作用。


下面結合附圖和具體實施實例對本發(fā)明進一步說明。圖I為復合薄膜的紫外吸收光譜；圖2為刮風時復合薄膜產生的電流輸出信號；圖3為雨滴在復合薄膜面上產生的電流輸出信號。圖I為透明復合薄膜的紫外吸收光譜，發(fā)現(xiàn)在紫外區(qū)域表現(xiàn)出較好的吸收效果。 當外界刮風或下雨時，外力使薄膜產生變形利用壓電效應，產生電能，電能存儲在電容中， 電容外接導線，可以接收并存儲薄膜產生的電能，通過外接導線對外供電。
權利要求
1.一種具有紫外吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜，主要由外層絕緣透明高分子薄膜a，內層導電透明高分子薄膜b以及夾在中心的納米材料如氧化鋅(ZnO) 納米材料組成，其特征在于所述的絕緣高分子薄膜具有絕緣性、流滴性、透明性和耐候性， 保溫性好，抗老化，質軟易于加工。
2.權利要求I所述的具有紫外吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜， 其特征在內層導電透明高分子薄膜氧化狀態(tài)下具有很高的穩(wěn)定性且具有透光性和導電性會泛1 。
3.如權利要求I所述的具有紫外吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜，其特征在于所述的中心層的納米材料兼具吸收紫外線光學性能和壓電性。
4.如權利要求I所述的具有紫外吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜，其特征在于所述的中心的納米薄膜使透明或半透明薄膜。
5.如權利要求I所述的具有紫外吸收特性且可以產生電能的有機膜，其特征在于從導電膜引出的兩條導線連接電能存儲裝置。/無機透明復合薄
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有紫外線吸收特性且可以產生電能的有機/無機透明復合薄膜，可以起到防紫外線和節(jié)能環(huán)保的雙重目的。薄膜外層為具有良好柔韌性的透明高分子絕緣薄膜，內層導電透明高分子薄膜，中心層則采用兼具壓電性和紫外線吸收性的納米材料例如納米氧化鋅。該復合薄膜在晴天可以起到減小或阻隔紫外線輻射對人或物造成的傷害，避免材料老化，在雨天或大風天氣時，將雨水的重力勢能或風能轉換為電能，擴展了能源利用范圍，利用和提供的均是新型綠色能源。
文檔編號H01L41/04GK102610739SQ201210061920
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年3月8日
發(fā)明者吳玄順, 孫陸逸, 曹瑩, 曾惠丹, 范茬興 申請人:華東理工大學