一种基于非晶合金薄膜电极的摩擦电器件及其制备方法

专利检索2025-07-20  6


本发明属于电极材料领域,具体涉及一种基于非晶合金薄膜电极的摩擦电器件及其制备方法。


背景技术:

1、摩擦纳米发电机(teng)是利用摩擦起电和静电感应的耦合效应将微小的机械能转换为电能。近年来,teng已被证明其应用于海洋环境监测、能源收集、无线电求救系统以及可穿戴设备和传感装置的可行性,但受到摩擦材料固有局限性的影响,难以在腐蚀环境下正常工作,影响其在极端环境或者高盐度海平面中的应用。因此,有必要开发耐腐蚀性高的摩擦纳米发电机器件,不仅能保持高输出供能,而且能在腐蚀环境中保持其稳定输出。

2、铁基非晶合金又称金属玻璃(mg),是一种极具应用前景的功能性材料,其力学特性与普通金属的晶体结构不同,呈现出无序的原子结构。铁基非晶合金薄膜由于微观上短程有序、长程无序的特殊结构导致其具有优异的综合力学性能、耐腐性以及耐磨性,在传感器、无线充电以及5g设备等高新技术领域具有广阔的应用前景,目前尚未见将非晶合金用于teng以增强耐腐蚀性能、提高输出性能等的相关报道。


技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种基于非晶合金薄膜电极的摩擦电器件的制备方法。

2、本发明的另一目的是提供一种基于非晶合金薄膜电极的摩擦电器件,通过上述制备方法制得,具有高输出和耐腐蚀的特性。

3、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

4、本发明提供一种铁基非晶合金,其成分按照质量百分比计为:si 0.01%~6%、b1%~5%、v<1%、cr 0.01%~5%,余量为fe。

5、作为优选,所述铁基非晶合金的成分按照质量百分比计为:si 5%、b 4%、v0.7%、cr 4.3%,余量为fe。

6、本发明还提供一种铁基非晶合金薄膜,其厚度为20~50μm,成分按照质量百分比计为:si 0.01%~6%、b 1%~5%、v<1%、cr 0.01%~5%,余量为fe。

7、作为优选,所述铁基非晶合金薄膜的成分按照质量百分比计为:si 5%、b4%、v0.7%、cr 4.3%,余量为fe。

8、本发明还提供一种摩擦电器件的制备方法,包括以下步骤:

9、(1)准备铁基非晶合金薄膜,其满足:厚度为20~50μm,成分按照质量百分比计为si 0.01%~6%、b 1%~5%、v<1%、cr 0.01%~5%,余量为fe;

10、(2)制备摩擦正电极:将所述铁基非晶合金薄膜裁剪成小尺寸薄膜,附着固定在亚克力板上,作为摩擦正电极;

11、(3)制备摩擦负电极:将聚四氟乙烯(ptfe)薄膜附着固定在导电铝箔上,作为摩擦负电极;

12、(4)所述摩擦正电极和摩擦负电极组装,制得摩擦电器件。

13、作为优选,所述铁基非晶合金薄膜裁剪成2×2cm2的小尺寸薄膜。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

15、1、本发明采用的铁基非晶合金具有良好的导电性,可以同时充当正电极和摩擦电材料,相比于传统的铁、铜、铝等材料有更高的输出性能。

16、2、本发明由于铁基非晶合金本身的优异性能和腐蚀环境下的输出性能,由其制备的teng可以应用于环境能源收集机械能和海洋环境监控,极大地丰富teng的应用范围。



技术特征:

1.一种铁基非晶合金,其特征在于,成分按照质量百分比计为:si0.01%~6%、b 1%~5%、v<1%、cr 0.01%~5%,余量为fe。

2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金,其特征在于,所述铁基非晶合金的成分按照质量百分比计为:si 5%、b 4%、v 0.7%、cr 4.3%,余量为fe。

3.一种铁基非晶合金薄膜,其特征在于,厚度为20~50μm,成分按照质量百分比计为:si 0.01%~6%、b 1%~5%、v<1%、cr 0.01%~5%,余量为fe。

4.根据权利要求3所述的铁基非晶合金薄膜,其特征在于,所述铁基非晶合金薄膜的成分按照质量百分比计为:si 5%、b 4%、v 0.7%、cr 4.3%,余量为fe。

5.一种摩擦电器件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述摩擦电器件的制备方法,其特征在于,所述铁基非晶合金薄膜裁剪成2×2cm2的小尺寸薄膜。


技术总结
本发明公开了一种基于非晶合金薄膜电极的摩擦电器件及其制备方法,其包含铁基非晶合金,成分按照质量百分比计为:Si 0.01%~6%、B 1%~5%、V<1%、Cr 0.01%~5%,余量为Fe,制备方法包括:准备厚度为20~50μm的铁基非晶合金薄膜,裁剪成小尺寸薄膜附着固定在亚克力板上,作为摩擦正电极;聚四氟乙烯薄膜附着固定在导电铝箔上,作为摩擦负电极;摩擦正电极和摩擦负电极组装得摩擦电器件。本发明采用的铁基非晶合金具有良好的导电性,相比于传统的铁、铜、铝等材料有更高的输出性能,由其制备的摩擦纳米发电机具有高输出和耐腐蚀特性,可用于环境能源收集机械能和海洋环境监控。

技术研发人员:李海超,单光悦,郭隐犇
受保护的技术使用者:上海工程技术大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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