一种基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法

技术特征：
1.一种基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述方法在基材上根据图案信息将凝胶状墨水通过打印成型，并经过冷冻干燥得到基于电负性材料/电荷捕获材料的图案化三维气凝胶，最后与电极层组装形成基于摩擦纳米发电原理的非接触感应器。2.根据权利要求1所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述方法的步骤为：1)电负性摩擦层墨水配制：将电负性材料、电荷捕获材料均匀混合，电负性材料与电荷捕获材料的混合比例为100：0～5：1，然后再加入粘度调节剂，电负性材料与粘度调节剂的比例100：1～100：7，将上述三种材料的混合物进行离心处理，离心时间为5～30min，离心的转速为1000～8000rpm，得到电负性摩擦层墨水；2)电负性摩擦层打印：将电负性摩擦层墨水注入直接书写打印机的针筒内，将打印基材固定在打印平台上，调整针筒喷头使打印喷头按照图案信息将电负性摩擦层墨水直接书写在打印基材上，得到预设图案结构的电负性摩擦层；3)气凝胶基电负性摩擦层制备：将打印好的电负性摩擦层放入冷冻干燥机中冷冻，得到3d垂直交叉网状结构图案化的气凝胶基电负性摩擦层；4)非接触感应器组装：将步骤3)得到的气凝胶基电负性摩擦层与电极层组装成单电极结构，手与气凝胶基电负性摩擦层非接触往复运动，得到非接触感应器。3.根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述电极层由导电层或导电层与打印基材组合层组成；所述导电层的材料为金属、金属氧化物或碳材料；所述金属为铁、锌、铜或铝；所述金属氧化物为氧化铟锡；所述碳材料为富勒烯、炭黑或mxene；所述打印基材为聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂、聚酰胺、尼龙6、聚氨酯、聚酯、聚甲醛、聚苯乙烯或玻璃。4.根根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述电负性材料为易得电子材料，为聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、纤维素或聚偏氟乙烯。5.根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述电荷捕获材料为mxene、石墨烯、c60或银纳米线。6.根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述粘度调节剂为壳聚糖、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、明胶、石蜡或高分子树脂类产品。7.根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述步骤2)中直接书写打印的空气压力为10～50psi，打印速度为0.01-50mm s-1
。8.根据权利要求2所述的基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述步骤3)的冷冻干燥条件为：温度为-60～10℃，冷冻干燥时间大于12h。

技术总结
本发明涉及基于直接书写打印制备三维非接触感应器的方法，其特征在于：所述制备方法的步骤为：1)电负性摩擦层墨水配制；2)电负性摩擦层打印；3)气凝胶基电负性摩擦层制备；4)非接触感应器组装。本发明利用直接书写打印得到基于电负性材料/电荷捕获材料的图案化三维多孔气凝胶，形成基于摩擦纳米发电原理的非接触感应器，本发明方法简单、快速，能够有效节约成本，并获得高比面积的图案化三维结构，有效提高电荷分离传输能力，从而增大输出电压，减少电荷被困降低电荷衰减，进而提高非接触感应器的电学性能。器的电学性能。器的电学性能。


技术研发人员：高萌 王斌斌 张正健 李群
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/12/16