專利名稱：納米發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種納米發(fā)電裝置，具體的，涉及一種使用導(dǎo)電膠層的納米發(fā)電
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
2006年，美國佐治亞理工學(xué)院教授王中林等成功地在納米尺度范圍內(nèi)將機械能轉(zhuǎn)換成電能，研制出世界上最小的發(fā)電機-納米發(fā)電機。納米發(fā)電機的基本原理是當納米線(NWs)在外力下動態(tài)拉伸時，納米線中生成壓電電勢，相應(yīng)瞬變電流在兩端流動以平衡費米能級?，F(xiàn)有納米發(fā)電機及納米發(fā)電機組，由于高成本、低輸出過程和弱耐久性，難以應(yīng)用到能量收獲裝置從環(huán)境中提取機械能。通常納米發(fā)電機的導(dǎo)電層中的金屬材料采用濺射或者沉積等方法制作，這些方法具有制作復(fù)雜，要求制作設(shè)備先進等特點，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有納米發(fā)電機的制作方法操作復(fù)雜，成本較高而且生產(chǎn)效率不高的缺陷，提供一種納米發(fā)電機，采用導(dǎo)電膠層直接粘接電極層，該納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提高了生產(chǎn)效率。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的第一技術(shù)方案是，一種納米發(fā)電機，該納米發(fā)電機包括第一電極I、第二電極5、高分子絕緣層3和氧化鋅納米線陣列層4，其中，所述第一電極I和第二電極5相對設(shè)置，所述高分子絕緣層3和氧化鋅納米線陣列4依次設(shè)置在第一電極I和第二電極5之間，高分子絕緣層3和第一電極I之間通過第一導(dǎo)電膠層2粘接。前述的納米發(fā)電機，氧化鋅納米線陣列層4和第二電極5之間通過第二導(dǎo)電膠層6粘接。前述的納米發(fā)電機，所述氧化鋅納米線陣列(4)垂直生長在第二電極(5)上；所述氧化鋅納米線陣列(4)上涂覆有所述高分子絕緣層(3)；或者，前述的納米發(fā)電機，所述氧化鋅納米線陣列層4垂直生長在高分子絕緣層3上。前述的納米發(fā)電機，所述第一電極I和第二電極5所用材料分別獨立的選自金、銀、鉬、招、鎳、銅、鈦、鉻、錫中的任意一種。前述的納米發(fā)電機，所述高分子絕緣層3所用材料是聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲
基娃氧燒。前述的納米發(fā)電機，所述第一電膠層2和第二導(dǎo)電膠層6所用導(dǎo)電膠是導(dǎo)電硅膠或?qū)щ娞寄z。前述的納米發(fā)電機，所述第一電膠層2和第一電極I整體是鋁膠帶或銅膠帶。前述的納米發(fā)電機，第二導(dǎo)電膠層6和第二電極5整體是鋁膠帶或銅膠帶。[0014]本實用新型采用導(dǎo)電膠層直接粘接電極層，使得納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提聞了生廣效率。

圖I是本實用新型具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型另一具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。I第一電極；2第一導(dǎo)電膠層；3高分子絕緣層； 4氧化鋅納米線陣列；5第二電極；6第二導(dǎo)電膠層。
具體實施方式
為充分了解本實用新型之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本實用新型做詳細說明。本實用新型采用導(dǎo)電膠層直接粘接電極層，使得納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提聞了生廣效率。一種納米發(fā)電機，該納米發(fā)電機包括第一電極I、第二電極5、高分子絕緣層3和氧化鋅納米線陣列層4，其中，所述第一電極I和第二電極5相對設(shè)置，所述高分子絕緣層3和氧化鋅納米線陣列4設(shè)置在第一電極I和第二電極5之間，高分子絕緣層3和第一電極I之間通過第一導(dǎo)電膠層2粘接。當納米線(NWs )在外力下動態(tài)拉伸時，納米線中生成壓電電勢，相應(yīng)瞬變電流在兩端流動以平衡費米能級，因此能夠在第一電極I和第二電極5之間形成電場。如圖I所示是本實用新型較佳具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。該納米發(fā)電機包括依次設(shè)置的第一電極I，第一導(dǎo)電膠層2，高分子絕緣層3，氧化鋅納米線陣列層4，以及第二電極5 ;其中，所述氧化鋅納米線陣列層4垂直生長在第二電極5上，所述氧化鋅納米線陣列層4上涂覆有所述高分子絕緣層3，所述高分子絕緣層3將所述氧化鋅納米線陣列層4覆蓋，所述第一導(dǎo)電膠層2將第一電極I粘接在高分子絕緣層3上。所述第一電極I和第二電極5所用材料沒有特殊規(guī)定，常規(guī)納米發(fā)電機用電極材料均可應(yīng)用于本實用新型，例如金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫或其合金中的任意一種。第二電極5優(yōu)選鋁箔，第一電極I優(yōu)選銅箔。常規(guī)能夠起到絕緣作用的高分子材料均可應(yīng)用于材料高分子絕緣層3，例如聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷。由于采用了高分子絕緣層，絕緣層的存在提供了一個無限高的勢壘，阻止電極中的感應(yīng)電子通過氧化鋅/金屬接觸面內(nèi)部“泄漏”。此外，絕緣材料用分散填充納米線間的空隙并在最頂層形成覆蓋層，因此當沿垂直方向施力時，應(yīng)力可以通過覆蓋層傳送至所有施力區(qū)域下的納米線，大大增強納米發(fā)電機的效率。所述第一導(dǎo)電膠層2是導(dǎo)電娃膠,導(dǎo)電碳膠,或9002導(dǎo)電膏。采用導(dǎo)電膠層直接粘接第一電極I到高分子絕緣層3上，使得納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提高了生產(chǎn)效率。下面詳細說明該納米發(fā)電機的制備方法。將氧化鋅種子層射頻濺鍍到預(yù)先清洗過的第二電極5上，第二電極5所用材料如上所述，優(yōu)選鋁箔。在氧化鋅種子層上，采用濕化學(xué)法生長氧化鋅納米線陣列層4。濕化學(xué)法生長氧化鋅納米線陣列采用公知技術(shù)可以實現(xiàn)，例如專利申請201110253998. 2中公開的一種水熱法合成氧化鋅納米棒陣列的方法。具體的，采用O. lmol/L濃度的由等摩爾的環(huán)六亞甲基四胺(HMTA)和硝酸鋅六水合物(ZnNO3 *6 (H2O))組成的培養(yǎng)液，將第二電極5的生成有氧化鋅種子層的面朝下，放在培養(yǎng)液頂部，在水浴環(huán)境中生長小時。完成氧化鋅納米線陣列生長后，對其進行加熱退火(優(yōu)選145-155°C)，優(yōu)選的，經(jīng)超聲清洗后用氮氣槍吹干，置于80°C真空干燥箱中退火I. 5小時。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以調(diào)節(jié)氧化鋅納米線的生長溫度和時間，以得到適當?shù)难趸\納米線的尺寸。通過旋涂使高分子絕緣材料(優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯)覆蓋氧化鋅納米線陣列層4，生成高分子絕緣層3，隨后在高分子絕緣層3上粘接第一導(dǎo)電膠層2，然后將第一電極I直接粘接在第一導(dǎo)電膠層2上，使得第一電極I覆蓋在高分子絕緣層3上。另外，所述第一電膠層2和第一電極I整體可以選用市購鋁膠帶或銅膠帶，直接將鋁膠帶或銅膠帶粘接在高分子絕緣層3上。在本實用新型另一較佳具體實施方式
中，該納米發(fā)電機包括依次設(shè)置的第一電極1，第一導(dǎo)電膠層2，高分子絕緣層3，氧化鋅納米線陣列層4，以及第二電極5。其中，所述氧化鋅納米線陣列層4垂直生長在高分子絕緣層3上，所述導(dǎo)電膠層2將第一電極I粘接在高分子絕緣層3上。所述第二電極5與氧化鋅納米線陣列層4直接連接，例如將第二電極5射頻濺鍍到氧化鋅納米線陣列層4上。如圖2所示是本實用新型另一較佳具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。該納米發(fā)電機包括依次設(shè)置的第一電極1，第一導(dǎo)電膠層2，高分子絕緣層3，氧化鋅納米線陣列層4，第二導(dǎo)電膠層6以及第二電極5 ;其中，所述氧化鋅納米線陣列層4垂直生長在高分子絕緣層3上，所述導(dǎo)電膠層2將第一電極I粘接在高分子絕緣層3上，所述導(dǎo)電膠層6將第二電極5粘接在氧化鋅納米線陣列層4上。所述第一電極I和第二電極5所用材料沒有特殊規(guī)定，常規(guī)納米發(fā)電機用電極材料均可應(yīng)用于本實用新型，例如金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫或其合金中的任意一種。第二電極5優(yōu)選銅箔，第一電極I優(yōu)選鋁箔。常規(guī)能夠起到絕緣作用的高分子材料均可應(yīng)用于材料高分子絕緣層3，例如聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷。所述第一導(dǎo)電膠層2和第二導(dǎo)電膠層6是導(dǎo)電娃膠,導(dǎo)電碳膠,或9002導(dǎo)電膏。采用導(dǎo)電膠層直接粘接第一電極I到高分子絕緣層3上，第二電極5到氧化鋅納米線陣列層4上，使得納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提高了生產(chǎn)效率。下面詳細說明該納米發(fā)電機的制備方法。將氧化鋅種子層射頻濺鍍到高分子絕緣層3上，高分子絕緣層3所用材料如上所述，優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯。在氧化鋅種子層上，采用濕化學(xué)法生長氧化鋅納米線陣列層4。濕化學(xué)法生長氧化鋅納米線陣列采用公知技術(shù)可以實現(xiàn)，例如專利申請201110253998. 2中公開的一種水熱法合成氧化鋅納米棒陣列的方法。具體的，采用O. lmol/L濃度的由等摩爾的環(huán)六亞甲基四胺(HMTA)和硝酸鋅六水合物(ZnNO3 *6 (H2O))組成的培養(yǎng)液，將高分子絕緣層3的生成有氧化鋅種子層的面朝下，放在培養(yǎng)液頂部，在水浴環(huán)境中生長小時。完成氧化鋅納米線陣列生長后，對其進行加熱退火
5(優(yōu)選145-155°C)，優(yōu)選的，經(jīng)超聲清洗后用氮氣槍吹干，置于80°C真空干燥箱中退火1.5小時。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以調(diào)節(jié)氧化鋅納米線的生長溫度和時間，以得到適當?shù)难趸\納米線的尺寸。隨后在高分子絕緣層3和氧化鋅納米線陣列層4上直接粘接第一導(dǎo)電膠層2和第二導(dǎo)電膠層6，然后將第一電極I粘接到高分子絕緣層3上，第二電極5粘接到氧化鋅納米線陣列層4上。所述第一電膠層2和第一電極I整體可以選用市購鋁膠帶或銅膠帶，直接將鋁膠帶或銅膠帶粘接在高分子絕緣層3上；第二導(dǎo)電膠層6和第二電極5整體可以選用市購鋁膠帶或銅膠帶，直接將鋁膠帶或銅膠帶粘接在氧化鋅納米線陣列層4上。本實用新型的納米發(fā)電機制作方法簡單，容易操作且制作成本低。本實用新型納米發(fā)電機性能優(yōu)良，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以調(diào)節(jié)氧化鋅納米線陣列的尺寸、發(fā)電機的面積，使其可以應(yīng)用于驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)、或?qū)⒛芰績Υ嬗糜隍?qū)動小型液晶顯示器、自供電無線數(shù)據(jù)傳送設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種納米發(fā)電機，其特征在于，該納米發(fā)電機包括第一電極(I)、第二電極(5)、高分子絕緣層(3)和氧化鋅納米線陣列層(4)，其中，所述第一電極(I)和第二電極(5)相對設(shè)置，所述高分子絕緣層(3)和氧化鋅納米線陣列(4)依次設(shè)置在第一電極(I)和第二電極(5)之間，高分子絕緣層(3)和第一電極(I)之間通過第一導(dǎo)電膠層(2)粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米發(fā)電機，其特征在于，氧化鋅納米線陣列層(4)和第二電極(5)之間通過第二導(dǎo)電膠層(6)粘接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述氧化鋅納米線陣列(4)垂直生長在第二電極(5)上；所述氧化鋅納米線陣列(4 )上涂覆有所述高分子絕緣層(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述氧化鋅納米線陣列(4)垂直生長在聞分子絕緣層(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一電極(I)和第二電極(5)所用材料分別獨立的選自金、銀、鉬、招、鎳、銅、鈦、鉻、錫中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述高分子絕緣層(3)所用材料是聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一電膠層(2)和第二導(dǎo)電膠層(6 )所用導(dǎo)電膠是導(dǎo)電硅膠或?qū)щ娞寄z。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一電膠層(2)和第一電極(I)整體是鋁膠帶或銅膠帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米發(fā)電機，其特征在于，第二導(dǎo)電膠層(6)和第二電極(5)整體是鋁膠帶或銅膠帶。
專利摘要本實用新型提供一種納米發(fā)電機，其包括第一電極(1)、第二電極(5)、高分子絕緣層(3)和氧化鋅納米線陣列層(4)，其中，所述第一電極(1)和第二電極(5)相對設(shè)置，所述高分子絕緣層(3)和氧化鋅納米線陣列(4)依次設(shè)置在第一電極(1)和第二電極(5)之間，高分子絕緣層(3)和第一電極(1)之間通過第一導(dǎo)電膠層(2)粘接。本實用新型采用導(dǎo)電膠層直接粘接電極層，使得納米發(fā)電機容易制作，成本低而且提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L41/083GK202749418SQ201220373000
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者李澤堂 申請人:納米新能源(唐山)有限責(zé)任公司