[0027] 实施例1:
[0028] (1)对剑麻厂处理过的剑麻纤维原料反复揉搓清洗烘干,除掉表面的组织碎屑和泥沙,再剪成5‑10mm的小段。
[0029] (2)取5g步骤(1)所得剑麻纤维放入100mL高温高压反应釜中,加入70mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,组装好高温高压反应釜,放入烘箱中,升温至160℃保温14小时。
[0030] (3)将步骤(2)所得混合液进行抽滤,取滤渣部分(剑麻纤维素)。用去离子水反复洗涤剑麻纤维素,洗至滤液为中性,放置备用。
[0031] (4)将步骤(3)所得剑麻纤维素抽滤多余水分后,倒入烧杯中,加入质量百分比浓度为5%的H2O2溶液,再将烧杯置于60℃的水浴锅中漂白1小时。漂白完成后,再加入去离子水抽滤2次,洗去多余的H2O2溶液,将漂白的剑麻纤维素放入70℃的烘箱进行干燥。最后将干燥的剑麻纤维素粉碎并测试其红外光谱图(如图3所示),从红外光谱中可看出剑麻纤维经水热处理后主要成分为纤维素。
[0032] (5)称取1g步骤(4)所得剑麻纤维素分散于去离子水中并超声10分钟,倒入直径9cm的布氏漏斗中抽滤成膜,把剑麻纤维素膜置于两块亚克力板中,用液压机轧制成型,放入70℃烘箱中干燥得剑麻纤维纸,干燥完成后用游标卡尺测量剑麻纤维纸的厚度,其厚度为0.08mm,并用扫描电镜观察其表面形貌结构特征(如图4),可知剑麻纤维纸是由直径约为
10μm的纤维束组成,纤维束相互交叉成网状结构,而每个纤维束又由无数的丝状纤维构成。
[0033] (6)将步骤(5)所得干燥成型的剑麻纤维纸裁成5cm×5cm的纸片,将一块5cm×7cm的亚克力板做支撑件,在亚克力板上粘5cm×5cm的聚亚酰胺双面胶,再贴上双面导电的铜箔并接入导线,最后将剑麻纤维纸覆在铜箔上。另一块亚克力板重复贴双面胶、铜箔、导线的步骤,最后将聚四氟乙烯薄膜贴于铜箔上,即为两块摩擦纳米发电机的摩擦电极。最后进行电性能测试,该剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的最大短路电流为3.4μA(图8,a)。
[0034] 实施例2:
[0035] (1)对剑麻厂处理过的剑麻纤维原料反复揉搓清洗烘干,除掉表面的组织碎屑和泥沙,再剪成5‑10mm的小段。
[0036] (2)取5g步骤(1)所得剑麻纤维放入100mL高温高压反应釜中,加入70mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,组装好高温高压反应釜,放入烘箱中,升温至160℃保温14小时。
[0037] (3)将步骤(2)所得混合液进行抽滤,取滤渣部分(剑麻纤维素)。用去离子水反复洗涤剑麻纤维素,洗至滤液为中性,放置备用。
[0038] (4)将步骤(3)所得剑麻纤维素抽滤多余水分后,倒入烧杯中,加入质量百分比浓度为5%的H2O2溶液,再将烧杯置于60℃的水浴锅中漂白1小时。漂白完成后,再加入去离子水抽滤3次,洗去多余的H2O2溶液,将漂白的剑麻纤维素放入70℃的烘箱进行干燥。
[0039] (5)称取1.5g步骤(4)所得剑麻纤维素分散于去离子水中并超声10分钟,倒入直径9cm的布氏漏斗中抽滤成膜,把剑麻纤维素膜置于两块亚克力板中,用液压机轧制成型,放入70℃烘箱中干燥,得剑麻纤维纸,其厚度为0.11mm。
[0040] (6)将步骤(5)所得干燥成型的剑麻纤维纸裁成5cm×5cm的纸片,将一块5cm×7cm的亚克力板做支撑件,在亚克力板上粘5cm×5cm的聚亚酰胺双面胶,再贴上双面导电的铜箔并接入导线,最后将剑麻纤维纸覆在铜箔上。另一块亚克力板重复贴双面胶、铜箔、导线的步骤,最后将聚四氟乙烯薄膜贴于铜箔上,即为两块摩擦纳米发电机的摩擦电极。最后进行电性能测试,该剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的最大短路电流为3.8μA(图8,b),其输出性能比例1的剑麻纤维基TENG稍高。
[0041] 实施例3:
[0042] (1)对剑麻厂处理过的剑麻纤维原料反复揉搓清洗烘干,除掉表面的组织碎屑和泥沙,再剪成5‑10mm的小段。
[0043] (2)取5g步骤(1)所得剑麻纤维放入100mL高温高压反应釜中,加入70mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,组装好高温高压反应釜,放入烘箱中,升温至160℃保温14小时。
[0044] (3)将步骤(2)所得混合液进行抽滤,取滤渣部分(剑麻纤维素)。用去离子水反复洗涤剑麻纤维素,洗至滤液为中性,放置备用。
[0045] (4)将步骤(3)所得剑麻纤维素抽滤多余水分后,倒入烧杯中,加入质量百分比浓度为5%的H2O2溶液,再将烧杯置于60℃的水浴锅中漂白1小时。漂白完成后,再加入去离子水抽滤2次,洗去多余的H2O2溶液,将漂白的剑麻纤维素放入70℃的烘箱进行干燥。
[0046] (5)称取2g步骤(4)所得剑麻纤维素分散于去离子水中并超声10分钟,倒入直径9cm的布氏漏斗中抽滤成膜,把剑麻纤维素膜置于两块亚克力板中,用液压机轧制成型,放入70℃烘箱中干燥,得剑麻纤维纸,其厚度为0.14mm。
[0047] (6)将步骤(5)所得干燥成型的剑麻纤维纸裁成5cm×5cm的纸片,将一块5cm×7cm的亚克力板做支撑件,在亚克力板上粘5cm×5cm的聚亚酰胺双面胶,再贴上双面导电的铜箔并接入导线,最后将剑麻纤维纸覆在铜箔上。另一块亚克力板重复贴双面胶、铜箔、导线的步骤,最后将聚四氟乙烯薄膜贴于铜箔上,即为两块摩擦纳米发电机的摩擦电极。最后进行电性能测试,该剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的最大短路电流(图5)为4.4μA、开路电压(图6)约为250V、具有良好的稳定性(图7)。
[0048] 实施例4:
[0049] (1)对剑麻厂处理过的剑麻纤维原料反复揉搓清洗烘干,除掉表面的组织碎屑和泥沙,再剪成5‑10mm的小段。
[0050] (2)取5g步骤(1)所得剑麻纤维放入100mL高温高压反应釜中,加入70mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,组装好高温高压反应釜,放入烘箱中,升温至160℃保温14小时。
[0051] (3)将步骤(2)所得混合液进行抽滤,取滤渣部分(剑麻纤维素)。用去离子水反复洗涤剑麻纤维素,洗至滤液为中性,放置备用。
[0052] (4)将步骤(3)所得剑麻纤维素抽滤多余水分后,倒入烧杯中,加入质量百分比浓度为5%的H2O2溶液,再将烧杯置于60℃的水浴锅中漂白1小时。漂白完成后,再加入去离子水抽滤3次,洗去多余的H2O2溶液,将漂白的剑麻纤维素放入70℃的烘箱进行干燥。
[0053] (5)称取2.5g步骤(4)所得剑麻纤维素分散于去离子水中并超声10分钟,倒入直径9cm的布氏漏斗中抽滤成膜,把剑麻纤维素膜置于两块亚克力板中,用液压机轧制成型,放入70℃烘箱中干燥,得剑麻纤维纸,其厚度为0.16mm。
[0054] (6)将步骤(5)所得干燥成型的剑麻纤维纸裁成5cm×5cm的纸片,将一块5cm×7cm的亚克力板做支撑件,在亚克力板上粘5cm×5cm的聚亚酰胺双面胶,再贴上双面导电的铜箔并接入导线,最后将剑麻纤维纸覆在铜箔上。另一块亚克力板重复贴双面胶、铜箔、导线的步骤,最后将聚四氟乙烯薄膜贴于铜箔上,即为两块摩擦纳米发电机的摩擦电极。最后进行电性能测试,该剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的最大短路电流为2.4μA(图8,d)。
[0055] 实施例5:
[0056] (1)对剑麻厂处理过的剑麻纤维原料反复揉搓清洗烘干,除掉表面的组织碎屑和泥沙,再剪成5‑10mm的小段。
[0057] (2)取5g步骤(1)所得剑麻纤维放入100mL高温高压反应釜中,加入70mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液,组装好高温高压反应釜,放入烘箱中,升温至160℃保温14小时。
[0058] (3)将步骤(2)所得混合液进行抽滤,取滤渣部分(剑麻纤维素)。用去离子水反复洗涤剑麻纤维素,洗至滤液为中性,放置备用。
[0059] (4)将步骤(3)所得剑麻纤维素抽滤多余水分后,倒入烧杯中,加入质量百分比浓度为5%的H2O2溶液,再将烧杯置于60℃的水浴锅中漂白1小时。漂白完成后,再加入去离子水抽滤3次,洗去多余的H2O2溶液,将漂白的剑麻纤维素放入70℃的烘箱进行干燥。
[0060] (5)称取3g步骤(4)所得剑麻纤维素分散于去离子水中并超声10分钟,倒入直径9cm的布氏漏斗中抽滤成膜,把剑麻纤维素膜置于两块亚克力板中,用液压机轧制成型,放入70℃烘箱中干燥,得剑麻纤维纸,其厚度为0.19mm。
[0061] (6)将步骤(5)所得干燥成型的剑麻纤维纸裁成5cm×5cm的纸片,将一块5cm×7cm的亚克力板做支撑件,在亚克力板上粘5cm×5cm的聚亚酰胺双面胶,再贴上双面导电的铜箔并接入导线,最后将剑麻纤维纸覆在铜箔上。另一块亚克力板重复贴双面胶、铜箔、导线的步骤,最后将聚四氟乙烯薄膜贴于铜箔上,即为两块摩擦纳米发电机的摩擦电极。最后进行电性能测试,该剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的最大短路电流为1.7μA(图8,e)。
[0062] 对不同厚度的剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的电流及电压输出性能进行比较,发现剑麻纤维纸厚度为0.14mm(实施例3)的摩擦纳米发电机的电输出性能最高。图8为发明实施例1‑5所得剑麻纤维纸基摩擦纳米发电机的短路电流的对比图,其中剑麻纤维纸厚度为0.14mm的摩擦纳米发电机的电流性能最高,达到4.4μA(图8,c)。