一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法

本发明属于固-液界面发电设备，具体涉及一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法。

背景技术：

1、能源是人类社会和国民经济发展的重要物质基础和动力源泉。化石能源、核能等高品位能源的利用技术已相对比较成熟，然而对于自然界中大量存在的分散式、高熵能源的利用手段仍然比较匮乏。

2、纳米发电机是一种新型发电方式，其利用不同材料接触起电和静电感应，能够将环境中分散的、低质的机械能转化为电能，是一种能源高效转化装置，具有低频下效率高、输出电压高等优点。最早的固-固纳米发电机其接触界面因长期接触分离易产生磨损，影响输出稳定性和使用寿命。

3、固液纳米发电机的发明解决了上述问题，其利用固体材料与液体之间的接触分离将机械能和静电能转换为电能，液体的存在有效减缓了材料磨损性能下降，液体呈现出的柔性还提高了摩擦纳米发电机的集成度，因而在液体动能收集与转化领域有广泛前景。2021年4月16日公开的cn112671265a中国发明专利介绍了一种单电极液滴发电机及其制备方法，其特点是在任意的固体表面上构建单电极液滴发电机，用于水动能的收集。但该技术的不足之处在于：液滴纳米发电机的输出性能有限且不稳定。

4、2019年1月8日公开的cn109167529a中国发明专利介绍了一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法；2021年6月25日公开的cn113037126a中国发明专利提供了一种复合式水滴固-液摩擦纳米发电机及其使用方法；2023年11月10日公开的cn117040309a发明专利介绍了一种基于磁流体的固液接触起电摩擦纳米发电机。上述技术通过优化固体材料、接触方式和液体材料增强了固液纳米发电机的输出性能，但在实际应用的过程仍存在单位摩擦面积输出功率低的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法，对水滴纳米发电机施加特定波长和强度的光照，可显著提升其输出性能，输出功率显著增大，且制备工艺简单，成本低廉。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种光激发增强型驻极体液滴发电机，包括电极层、接触层、引线、光源、液滴和支撑板，所述接触层粘贴在电极层上并完全覆盖电极层，所述电极层固定在支撑板上，所述引线与电极层相连接；所述液滴为去离子水滴或自来水滴，所述光源为波长在200-500nm的光源。

3、优选的，所述电极层为金、银、铜导电金属薄膜中的一种；所述支撑板为经清洗和干燥后的载玻片绝缘板；所述引线为金、银、铜导电金属线中的一种。

4、优选的，所述接触层表面具有疏水性，所述接触层材料为ptfe、fep、pvdf驻极体材料中的一种，所述接触层通过磁控溅射法进一步引入不饱和基团。

5、优选的，所述光源的光强度为3-300w/m2。

6、一种光激发增强型驻极体液滴发电机制备方法，包括以下步骤：

7、s1、选择电极层、引线、接触层、支撑板的材料；

8、s2、将电极层与引线连接，将连接引线的电极层固定在支撑板上，并使接触层粘贴在电极层上并完全覆盖电极层，得到装置a；

9、s3、将装置a用乙醇溶液擦拭，并用去离子热风吹扫干燥，得到装置b；

10、s4、将装置b放置在遮日光腔体内，将光源放在腔体内并使之垂直均匀照射在接触层表面；

11、s5、接着向接触层表面滴加液滴，当液滴在接触层表面铺展、弹跳、滑动和滚动时，电流产生并由引线输出，制得光激发增强型驻极体液滴发电机。

12、因此，本发明采用上述一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法，对水滴纳米发电机施加特定波长和强度的光照，可显著提升其输出性能，输出功率显著增大，且制备工艺简单，成本低廉。

13、本发明的有益效果：

14、本发明通过引入与接触层材料相对应的一定波长和光强的光照，促进水滴中的水分子和接触层表面原子基团间的电子跃迁，而不影响接触层材料的电荷逸散，从而显著增强固液界面电荷转移和驻极体液滴发电机的输出性能。

15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种光激发增强型驻极体液滴发电机，其特征在于：包括电极层、接触层、引线、光源、液滴和支撑板，所述接触层粘贴在电极层上并完全覆盖电极层，所述电极层固定在支撑板上，所述引线与电极层相连接；所述液滴为去离子水滴或自来水滴，所述光源为波长在200-500nm的光源。

2.根据权利要求1所述的一种光激发增强型驻极体液滴发电机，其特征在于：所述电极层为金、银、铜导电金属薄膜中的一种；所述支撑板为经清洗和干燥后的载玻片绝缘板；所述引线为金、银、铜导电金属线中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种光激发增强型驻极体液滴发电机，其特征在于：所述接触层表面具有疏水性，所述接触层材料为ptfe、fep、pvdf驻极体材料中的一种，所述接触层通过磁控溅射法进一步引入不饱和基团。

4.根据权利要求1所述的一种光激发增强型驻极体液滴发电机，其特征在于：所述光源的光强度为3-300w/m2。

5.一种光激发增强型驻极体液滴发电机制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法，属于固‑液界面发电设备技术领域。一种光激发增强型驻极体液滴发电机，包括电极层、接触层、引线、光源、液滴和支撑板，所述接触层粘贴在电极层上并完全覆盖电极层，所述电极层固定在支撑板上，所述引线与电极层相连接；所述液滴为去离子水滴或自来水滴，所述光源为波长在200‑500nm的光源。本发明采用上述一种光激发增强型驻极体液滴发电机及其制备方法，对水滴纳米发电机施加特定波长和强度的光照，可显著提升其输出性能，输出功率显著增大，且制备工艺简单，成本低廉。

技术研发人员：蔡容容,崔楚婷,张立志
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10