【技术实现步骤摘要】
本申请属于压电能量转换，尤其涉及一种cncs@mos2/pvdf复合压电材料、压电纳米发电机的制备方法与应用。
技术介绍
1、压电纳米发电机(pengs)能够将机械能转换为电能，可作为解决未来小型电子设备能源问题的替代方案而受到了极大关注。特别是基于聚偏氟乙烯(pvdf)压电纳米发电机，具有高灵敏度、柔韧性、可拉伸性和多形状可变性等多功能性，可用于自供电传感器的稳定和连续运行。然而，经静电纺丝法制备的pvdf压电纳米材料存在压电系数小、输出信号低、力学性能低等缺陷，极大的限制了其实际应用。因此，需要开发压电性能和物理性能优异压电材料以提高压电纳米发电机的性能。
技术实现思路
1、本申请公开了一种cncs@mos2/pvdf复合压电材料、压电纳米发电机的制备方法与应用，旨在解决现有基于静电纺丝制备的压电纳米材料的压电性能和力学性能差的技术问题。
2、为了实现上述目的，本申请的技术方案是：
3、本申请的第一方面提供了一种cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，所述方法包括：
4、将纤维素纳米晶与二硫化钼混合反应，制备cncs@mos2复合材料；
5、将所述cncs@mos2复合材料与pvdf溶于有机溶剂中，得到cncs@mos2/pvdf复合溶液；
6、将所述cncs@mos2/pvdf复合溶液经湿法纺丝制备初生纤维，并将所述初生纤维依次进行经热牵伸、热定型，得到cncs@mos2/pvdf纤维；
7、
8、结合第一方面优选地，所述纤维素纳米晶与二硫化钼混合的质量比为1：(1-3)。
9、结合第一方面优选地，所述pvdf的分子量为40-70万；
10、和/或，所述pvdf在所述复合溶液中的质量百分比为30％-40％；
11、和/或，所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。
12、结合第一方面优选地，所述经湿法纺丝制备初生纤维包括依次进行的凝固浴、一次牵伸浴、二次牵伸浴、洗涤浴、热干燥和卷绕；
13、和/或，所述凝固浴为5％-40％的n,n-二甲基甲酰胺的水溶液，温度为30-70℃；
14、和/或，所述一次牵伸浴和二次牵伸浴均为水溶液，温度为60-90℃；
15、和/或，所述一次牵伸浴的牵伸比为1-4；
16、和/或，所述二次牵伸浴的牵伸比为1-3；
17、和/或，所述洗涤浴为甲醇溶液，温度为20-30℃；
18、和/或，所述热干燥的温度为100-150℃。
19、结合第一方面优选地，所述初生纤维依次进行热牵伸、热定型时，所述热牵伸的温度为80-140℃，牵伸比为2-5；
20、和/或，所述热定型的温度为100-150℃。
21、结合第一方面优选地，所述高压极化包括电晕极化；
22、所述电晕极化的温度为80-120℃，电压为10-20kv，时间为2-4h。
23、本申请的第二方面提供了一种cncs@mos2/pvdf压电纳米发电机，包括压电材料层、导电层、封装层和导线，制备所述压电材料层的原料包括第一方面所述的制备方法制成的cncs@mos2/pvdf复合压电材料。
24、本申请的第三方面提供了第二方面所述cncs@mos2/pvdf压电纳米发电机的制备方法，所述方法包括：
25、将所述cncs@mos2/pvdf复合压电材料制备成压电材料层后，依次在所述压电材料层的上表面设置导电层和封装层，以及依次在所述压电材料层的下表面设置导电层和封装层，并使用导线电连通两个所述导电层，得到所述cncs@mos2/pvdf压电纳米发电机。
26、结合第三方面优选地，所述导电层包括铝、金、钛、氮化钛、硅化钛、钛钨合金、钨、硅化钨、氮化钨、镍、硅化镍、氮化镍、钽、氮化钽、铁、铂、铜、银和铬中的一种或几种；
27、和/或，所述封装层包括聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、苯并环丁烯薄膜中的一种或几种。
28、本申请的第四方面提供第三方面制备方法制备的cncs@mos2/pvdf压电纳米发电机在人体运动监测和能量收集方面中的应用。
29、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
30、本申请提供的制备方法通过湿法纺丝技术制备cncs@mos2/pvdf初生纤维，并将初生纤维依次进行热牵伸、热定型、加捻、编织和高压极化的组合后处理，其中，一方面能够极大增加并有效固定成形cncs@mos2/pvdf纤维的取向度和结晶度，使得cncs@mos2/pvdf复合压电材料具有良好的力学性能和热稳定性，并且能够使得pvdf偶极子充分取向，赋予cncs@mos2/pvdf复合压电材料优异的压电性能；另一方面能够使制备的cncs@mos2/pvdf纤维不易粘连且结构均匀，有效提升纤维的外观品质；第三方面，cncs可通过氢键作用填充于mos2层间，以及cncs与pvdf通过离子偶极-氢键协同作用促进压电相的形成，三者之间的增效协同作用使cncs@mos2/pvdf复合压电材料具有卓越的压电性能和力学性能。
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1.一种CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述纤维素纳米晶与二硫化钼混合的质量比为1：(1-3)。
3.根据权利要求1所述的CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述PVDF的分子量为40-70万；
4.根据权利要求1所述的CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述经湿法纺丝制备初生纤维包括依次进行的凝固浴、一次牵伸浴、二次牵伸浴、洗涤浴、热干燥和卷绕；
5.根据权利要求1所述的CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述初生纤维依次进行热牵伸、热定型时，所述热牵伸的温度为80-140℃，牵伸比为2-5；
6.根据权利要求1所述的CNCs@MoS2/PVDF复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述高压极化包括电晕极化；
7.一种CNCs@MoS2/PVDF压电纳米发电机，包括压电材料层、导电层、封装层和
8.一种根据权利要求7所述的CNCs@MoS2/PVDF压电纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的CNCs@MoS2/PVDF压电纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述导电层包括铝、金、钛、氮化钛、硅化钛、钛钨合金、钨、硅化钨、氮化钨、镍、硅化镍、氮化镍、钽、氮化钽、铁、铂、铜、银和铬中的一种或几种；
10.一种根据权利要求8-9任一所述的制备方法制成的CNCs@MoS2/PVDF压电纳米发电机在人体运动监测和能量收集方面中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述纤维素纳米晶与二硫化钼混合的质量比为1：(1-3)。
3.根据权利要求1所述的cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述pvdf的分子量为40-70万；
4.根据权利要求1所述的cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述经湿法纺丝制备初生纤维包括依次进行的凝固浴、一次牵伸浴、二次牵伸浴、洗涤浴、热干燥和卷绕；
5.根据权利要求1所述的cncs@mos2/pvdf复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述初生纤维依次进行热牵伸、热定型时，所述热牵伸的温度为80-140℃，牵伸比为2-5；
6.根据权利要求1所述的cncs@...
【专利技术属性】
技术研发人员：周哲，潘亮，吴丹丹，罗毓霖，任淑腾，朱丽萍，朱美芳，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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