Ultrathin triboelectric nanogenerator and application thereof

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

17/483,977

專利證號

US 11,621,652 B2

專利獲證名稱

Ultrathin triboelectric nanogenerator and application thereof

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣科技大學

獲證日期

2023/04/04

技術說明

本創作技術是以PU發泡材料疊合PTFE製成的超薄奈米發電總成，其包含PU發泡材料疊合銅電極為第一層結構，以及聚四氟乙烯材料(PTFE)疊合鋁電極為第二層結構，其中該第一層結構與該第二層結構在未使用的狀態下於PU發泡材料層與PTFE材料層不接觸，而銅電極與鋁電極則通電。 本創作技術於該第一層結構與該第二層結構的材料選用上，是採用具有相反帶電特性的摩擦生電材料，例如於前述第一較佳實施範例中PU發泡材料在整體總成中產生正電荷，PTFE材料則相反產生或帶有負電荷，因此，當PU發泡材料層與PTFE材料層相互接觸摩擦時，正負電荷接觸形成導通電流。在第一、第二層結構中複合的電極層則基本以銅電極與鋁電極為主，不同的搭配方式會產生不同的電輸出表現。 聚偏氟乙烯(PVDF)擁有良好的熱電和壓電性能，它具備可撓曲、良好的生物相容性且能大量生產等優勢，使其近年來受到廣泛研究。當熱電材料受到溫度變化時，雖能有效地將熱能轉換成暫時電壓，但在恆溫下，透過熱電材料所產生之暫時電壓則會隨電流洩漏而逐漸下降。然而，選擇新型光輻射加熱技術取代傳統的模式是相當重要的突破，這項新的加熱技術能改善PVDF在反覆快速加熱和降溫下的熱電性能。將光熱轉換材料(CsxWO3)添加至導電油墨中，藉由網版印刷技術並搭配部分披覆電極來取代完全披覆電極，製備出具有光熱轉換的導電電極，期熱電材料能在更高的輻射吸收下增加熱擴散，並提升熱電轉換能力。並搭配具有光熱轉換之電路型電極，開發出一新穎利用紅外光驅動之非接觸式能量轉換器。經此計畫執行過程，發現可將PVDF或PTFE膜與另一高分子材料疊合，整合電極層後即可利用相似加壓方法，形成導通電流，獲得電學信號(如前第一段專利技術所描述)。因此本發明專利技術為計畫：奈米發電器開發之研究成果之一。

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

技術移轉中心

連絡電話

02-2733-3141#7346

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