【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及摩擦纳米发电机，尤其涉及一种f-zif-67/pdms复合薄膜及其制备方法和应用、摩擦纳米发电机及应用。
技术介绍
1、金属腐蚀现象在建筑、船舶和汽车行业广泛存在，由此引发的全球损失和灾难不容忽视。因此，腐蚀防护成为了我们迫切需要关注的问题。其中，阴极保护作为一种高效的防腐手段，备受瞩目。传统上，阴极保护主要依赖牺牲阳极阴极保护法和外加电源保护法，但这两种方法都需要外部设备的能量支持，因此，寻求可靠的能源成为了亟待解决的问题。
2、摩擦纳米发电机作为新兴能源技术，它能够将微小的机械能有效地转化为电能，为金属腐蚀防护领域开辟了新的道路。目前，已有基于摩擦纳米发电机的阴极保护系统被研发出来，但为了实现大面积的阴极保护效果，其输出性能还需进一步提升，包括提高能源收集及能量转换效率。因此，需要探索新的方法，确保teng(摩擦纳米发电机)在运行期间保持出色的性能和稳定的输出，这对于摩擦纳米发电机及腐蚀防护领域的发展具有重要意义。
3、近年来，金属有机骨架(mofs)作为一种多功能材料在各个领域得到了广泛应用。这种材料由有机配体与金属离子连接而成，具备高结晶度、高比表面积、独特形貌、可调孔隙率以及高热稳定性和化学稳定性。这些特性使得mofs成为了teng器件领域的理想选择。但目前的mofs材料作为摩擦电层还存在发电效率不高的缺陷，基于此，有必要对此进行改进。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种f-zif-67/pdms复合薄膜及其制备方法和应
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、将zif-67粉末加入pdms前体中，搅拌后超声分散，得到混合溶液；所述pdms前体包括固化剂和pdms基体；
5、对混合溶液抽真空以消除溶液中的气泡；
6、将抽真空后的混合溶液涂覆在基材上，固化，得到zif-67/pdms复合薄膜；
7、将zif-67/pdms复合薄膜浸泡在氟硅烷溶液中，干燥，得到f-zif-67/pdms复合薄膜。
8、优选的，所述氟硅烷溶液包括全氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇，所述氟硅烷溶液中全氟癸基三甲氧基硅烷的质量浓度为1～2％。
9、优选的，所述zif-67粉末的制备方法包括以下步骤：
10、将co(no3)2溶解在甲醇中，然后加入含有2-甲基咪唑的甲醇溶液，得到混合液；
11、将混合液搅拌后，老化，离心，得到沉淀物，洗涤，干燥，得到zif-67粉末。
12、优选的，所述超声分散时间为30～100min；
13、和/或，所述所述固化剂和pdms基体质量之比为1:(10～12)；
14、和/或，所述zif-67粉末与pdms前体质量比为1:(10～100)；
15、和/或，所述固化时间为1～4h，固化温度为70～90℃。
16、优选的，将zif-67/pdms复合薄膜浸泡在氟硅烷溶液中的步骤中，浸泡温度为20～25℃、时间为2～3h；
17、和/或，将混合液搅拌2～4h后，老化，离心，得到沉淀物，使用甲醇离心洗涤，干燥，得到zif-67粉末；其中，老化温度为20～25℃，老化时间为20～30h；
18、和/或，co(no3)2、甲醇、含有2-甲基咪唑的甲醇溶液的质量体积比为(3～4)g:(40～50)ml:(80～100)ml；
19、含有2-甲基咪唑的甲醇溶液中2-甲基咪唑的质量为3.5～4.0g。
20、第二方面，本专利技术还提供了一种f-zif-67/pdms复合薄膜，采用所述的制备方法制备得到。
21、第三方面，本专利技术还提供了一种所述的f-zif-67/pdms复合薄膜作为负性摩擦材料在制备摩擦纳米发电机中的应用。
22、第四方面，本专利技术还提供了一种摩擦纳米发电机，包括第一发电单元和第二发电单元；
23、所述第一发电单元包括第一电极以及位于所述第一电极表面的负摩擦层；
24、所述第二发电单元包括第二电极以及位于所述第二电极表面的正摩擦层；
25、其中，所述负摩擦层材料为所述的f-zif-67/pdms复合薄膜；
26、所述第一电极与所述第二电极电连接。
27、优选的，还包括第一基底和第二基底；
28、所述第一基底贴合在所述第一电极远离所述负摩擦层的表面；
29、所述第二基底贴合在所述第二电极远离所述正摩擦层的表面；
30、所述正摩擦层的材料为ptfe。
31、第五方面，本专利技术还提供了一种所述的摩擦纳米发电机在电化学阴极保护、自供电传感器和可穿戴式设备中的应用。
32、本专利技术的一种f-zif-67/pdms复合薄膜及其制备方法和应用、摩擦纳米发电机及应用，相对于现有技术具有以下有益效果：
33、1、本专利技术的f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法相对简单，通过简单的溶液混合、搅拌、固化、浸泡等步骤即可制备出高性能的f-zif-67/pdms复合薄膜，这种制备方法具有成本低、操作简便、可重复性好等优点，有利于实现大规模生产和商业化应用；
34、2、zif-67作为一种金属有机框架(mof)材料，具有丰富的孔结构和高的比表面积，将其与pdms复合可以显著提升薄膜的摩擦起电性能和电荷储存能力；pdms本身具有良好的柔韧性、生物相容性和化学稳定性，与zif-67结合后可以进一步增强材料的机械强度和耐久性；
35、3、本专利技术采取将金属有机框架嵌入pdms中，提高了介电常数，并且将zif-67/pdms薄膜进行氟化改性后显著的改变了材料表面的化学性质，特别是提高材料的电负性和降低其表面能；并且选用与其电负性差异较大的ptfe材料作为正性摩擦材料，极大地增加了摩擦材料之间的电荷数量，实现了更高的发电效率和更稳定的输出性能，并且teng还能够有效将机械能转化为电能，为低功耗电子设备提供稳定可靠的能源供应；
36、4、本专利技术的摩擦纳米发电机具有高性能的输出效率以及制备工艺简单等优点，使得本专利技术的摩擦纳米发电机在自供能防腐、能源收集、环境监测等领域具有广阔的应用前景和重要的社会意义。
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1.一种F-ZIF-67/PDMS复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的F-ZIF-67/PDMS复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述氟硅烷溶液包括全氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇，所述氟硅烷溶液中全氟癸基三甲氧基硅烷的质量浓度为1～2％。
3.如权利要求1所述的F-ZIF-67/PDMS复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述ZIF-67粉末的制备方法包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的F-ZIF-67/PDMS复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述超声分散时间为30～100min；
5.如权利要求1所述的F-ZIF-67/PDMS复合薄膜的制备方法，其特征在于，将ZIF-67/PDMS复合薄膜浸泡在氟硅烷溶液中的步骤中，浸泡温度为20～25℃、时间为2～3h；
6.一种F-ZIF-67/PDMS复合薄膜，其特征在于，采用如权利要求1～5任一所述的制备方法制备得到。
7.如权利要求6所述的F-ZIF-67/PDMS复合薄膜作为正性摩擦材料在制备摩擦纳米发电机中的应用。
8.
9.如权利要求8所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，还包括第一基底和第二基底；
10.一种如权利要求8～9任一所述的摩擦纳米发电机在电化学阴极保护、自供电传感器和可穿戴式设备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述氟硅烷溶液包括全氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇，所述氟硅烷溶液中全氟癸基三甲氧基硅烷的质量浓度为1～2％。
3.如权利要求1所述的f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述zif-67粉末的制备方法包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述超声分散时间为30～100min；
5.如权利要求1所述的f-zif-67/pdms复合薄膜的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：项腾飞，陈徐鑫，刘迪，张世宏，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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