本發(fā)明屬于納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種碳基納米發(fā)電機(jī)及其制備方法，尤其涉及一種基于多壁碳納米管的高效風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著納米科技的發(fā)展，各種納米器件和系統(tǒng)不斷涌出，如可植入式生物傳感器、分子傳感器、納米機(jī)器人、可穿戴式納米電子器件等。納米器件和系統(tǒng)需要能量驅(qū)動(dòng)才能正常工作，但是由于納米器件和系統(tǒng)體積小，能量要求不高，能與之體積配套的微能量供電問(wèn)題正面臨著諸多挑戰(zhàn)，如蓄電池供電是傳統(tǒng)的供電方式，若電池體積相對(duì)較大，整個(gè)系統(tǒng)將因受到電池體積和重量的影響而難以發(fā)揮其微型化的優(yōu)勢(shì)，甚至失去實(shí)用化意義。因此，研制出能適應(yīng)微納米器件和系統(tǒng)需要的納米發(fā)電裝置，已成為納米科技領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

目前，在國(guó)內(nèi)外的微型供電裝置研究中，利用氧化鋅納米線、納米壓電陶瓷、高分子聚合物薄膜、碳納米管、石墨烯等納米材料和特種加工技術(shù)，設(shè)計(jì)無(wú)需傳統(tǒng)電源即可正常工作的可持續(xù)自發(fā)供電的納米發(fā)電機(jī)，將器件工作環(huán)境的能量轉(zhuǎn)化為電能，以驅(qū)動(dòng)納器件和系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)供電自給，是解決上述問(wèn)題的主要方法之一。與傳統(tǒng)發(fā)供電方式相比，納米發(fā)電機(jī)可將各種隨機(jī)能量，如光、聲、風(fēng)、熱、磁場(chǎng)、流體能以及人體活動(dòng)的機(jī)械能等回收重利用以提高能源使用效率，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、安全無(wú)污染、無(wú)振動(dòng)和噪聲、使用壽命長(zhǎng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

專利CN 103354429A公開(kāi)了一種滑動(dòng)摩擦納米發(fā)電機(jī)，摩擦納米發(fā)電機(jī)包括：第一摩擦層、所述第一摩擦層下方接觸放置的第一導(dǎo)電元件、第二摩擦層、 所述第二摩擦層上方接觸放置的第二導(dǎo)電元件，所述第一摩擦層的上表面與所述第二摩擦層的下表面相對(duì)放置；所述第一摩擦層的上表面和所述第二摩擦層的下表面在外力的作用下發(fā)生與接觸面相切的相對(duì)滑動(dòng)摩擦、同時(shí)接觸面積發(fā)生變化，并通過(guò)所述第一導(dǎo)電元件和第二導(dǎo)電元件向外電路輸出電信號(hào)。雖然其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和輕巧便攜等特點(diǎn)，但其供電效率較低。

碳納米管，是一種一維碳納米材料。1991年，日本NEC的Iijima教授對(duì)石墨棒放電產(chǎn)生的陰極沉積物進(jìn)行了透射電鏡研究，從中發(fā)現(xiàn)了直徑約為4～30nm的圓柱狀產(chǎn)物，通過(guò)高分辨透射電鏡觀察，這些產(chǎn)物由多個(gè)碳原子六方點(diǎn)陣的圓柱同軸嵌套而成，即為多壁碳納米管，其外徑一般為幾個(gè)至幾十個(gè)納米，內(nèi)徑0.5至幾個(gè)納米，長(zhǎng)度為幾個(gè)至幾十個(gè)微米，甚至幾個(gè)毫米。多壁碳納米管的層數(shù)可以從兩層到幾十層不等，其層間距一般認(rèn)為是0.34nm，略大于石墨的層間距(0.335nm)，而且層數(shù)越少其層間距越大，層與層之間的相互作用也比較弱。已有研究發(fā)現(xiàn)層與層之間為超潤(rùn)滑作用，因此可以很容易實(shí)現(xiàn)多壁碳納米管的層間轉(zhuǎn)動(dòng)。

在過(guò)去的研究工作當(dāng)中，學(xué)者們普遍認(rèn)為：包括碳納米管、石墨、富勒烯等在內(nèi)的碳基材料，由于其中碳原子本身只有sp電子，所以它們都是典型的抗磁性材料，這與含有的3d或4f電子鐵磁性金屬原子形成鮮明對(duì)比。然而，隨著研究的不斷深入人們已經(jīng)在理論上論證出碳基材料具有鐵磁性。理論學(xué)家根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，分析出碳材料存在鐵磁性很可能是因?yàn)槭嬖邳c(diǎn)缺陷或線缺陷、sp²和sp³雜化、鋸齒形石墨邊緣的存在等等。早先，人們發(fā)現(xiàn)碳納米管與金屬基底的接觸可以使碳納米管磁化。在之后的研究中，人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)經(jīng)酸溶液鈍化的雙壁碳納米管本身就具有鐵磁性。目前研究納米材料磁性的實(shí)驗(yàn)手段包括磁力顯微鏡、超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)和X射線磁性圓二色吸收譜。

經(jīng)以上分析，碳納米管同時(shí)具備邊緣鐵磁性和一維電子輸運(yùn)的特性，使得其不但可以作為磁體用以為納米發(fā)電機(jī)提供變化的磁場(chǎng)，也可以作為導(dǎo)線負(fù)責(zé)傳導(dǎo)電流。因此研究出一種基于碳納米管的微型供電裝置具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有納米發(fā)電機(jī)需要借助機(jī)械外力且供電效率低等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于單根多壁碳納米管的碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其制備方法。所述首先沿碳納米管徑向打開(kāi)多壁碳納米管外面多層，使開(kāi)口處提供垂直于內(nèi)層多壁碳納米管的磁場(chǎng)。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)外層開(kāi)口的多壁碳納米管，使內(nèi)層多壁碳納米管產(chǎn)生相對(duì)切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電功能。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種碳基納米發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)包括基底、第一電極、第二電極、內(nèi)層多壁碳納米管、外層多壁碳納米管和風(fēng)葉；

其中，所述第一電極置于基底一側(cè)，第二電極置于基底上與第一電極相對(duì)一側(cè)；內(nèi)層多壁碳納米管的一端固定于第一電極上，內(nèi)層多壁碳納米管的另一端固定于第二電極上；外層多壁碳納米管與內(nèi)層多壁碳納米管同軸并套于內(nèi)層多壁碳納米管上；風(fēng)葉固定于外層多壁碳納米管上。

以上所述第一電極和第二電極作為發(fā)電機(jī)的正電極和負(fù)電極，所述內(nèi)層多壁碳納米管用于傳導(dǎo)電流，外層多壁碳納米管用于旋轉(zhuǎn)并提供磁場(chǎng)，風(fēng)葉在風(fēng)力作用下能帶動(dòng)所述外層多壁碳納米管繞所述內(nèi)層多壁碳納米管轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)層多壁碳納米管不斷切割外層多壁碳納米管開(kāi)口處提供的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，于是有電流在內(nèi)層多壁碳納米管中不斷傳導(dǎo)。

所述外層多壁碳納米管的長(zhǎng)度小于內(nèi)層多壁碳納米管的長(zhǎng)度，以便內(nèi)層多壁碳納米管可以固定于電極上。

優(yōu)選地，所述多壁碳納米管的壁數(shù)≥2，例如2、3、4、5、6、7、8或以上。

優(yōu)選地，所述外層多壁碳納米管的一側(cè)有徑向開(kāi)口，以便提供磁力線。

優(yōu)選地，所述徑向開(kāi)口的深度為1～10nm，例如1nm、1.5nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、9.5nm或10nm等。。

優(yōu)選地，所述基底的表面具有絕緣層。

優(yōu)選地，所述基底的材料為非金屬材料和/或非金屬氧化物材料。

優(yōu)選地，所述基底的材料為Si和/或SiO₂。

優(yōu)選地，所述絕緣層的材料為SiO₂、Al₂O₃、聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：SiO₂和Al₂O₃的組合，Al₂O₃和聚四氟乙烯的組合，聚四氟乙烯和聚二甲基硅氧烷的組合，SiO₂、Al₂O₃和聚四氟乙烯的組合，SiO₂、Al₂O₃、聚四氟乙烯和聚二甲基硅氧烷的組合等。

優(yōu)選地，所述第一電極和第二電極的材料為金屬材料。

優(yōu)選地，所述金屬材料為Cu、Al、Fe、Co、Ag、Pt、Au、Ti、Gr或Ni中任意一種或至少兩種的組合；所述組合典型但非限制性實(shí)例有：Cu和Al的組合，F(xiàn)e和Co的組合，Ag和Pt的組合，Au和Ti的組合，Gr和Ni的組合，Cu、Al和Fe的組合，Co、Ag和Pt的組合，Pt、Au、Ti和Gr的組合，Ag、Pt、Au、Ti、Gr和Ni的組合，Cu、Al、Fe、Co、Ag和Pt的組合，Co、Ag、Pt、Au、Ti、Gr和Ni的組合等。

優(yōu)選地，所述風(fēng)葉由具有納米尺寸厚度的金屬材料組成。

優(yōu)選地，所述金屬材料為Cu、Al、Fe、Co、Ag、Pt、Au、Ti、Gr或Ni中任意一種或至少兩種的組合；所述組合典型但非限制性實(shí)例有：Cu和Al的組合，F(xiàn)e和Co的組合，Ag和Pt的組合，Au和Ti的組合，Gr和Ni的組合，Cu、Al 和Fe的組合，Co、Ag和Pt的組合，Pt、Au、Ti和Gr的組合，Ag、Pt、Au、Ti、Gr和Ni的組合，Cu、Al、Fe、Co、Ag和Pt的組合，Co、Ag、Pt、Au、Ti、Gr和Ni的組合等。

優(yōu)選地，所述風(fēng)葉與外層多壁碳納米管的開(kāi)口處的每一層壁面連接。

優(yōu)選地，所述風(fēng)葉不與基底相接觸。

以上所述碳基納米發(fā)電機(jī)的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)在基底上進(jìn)行多壁碳納米管的篩選；

(2)對(duì)經(jīng)過(guò)篩選的多壁碳納米管進(jìn)行開(kāi)口處理；

(3)在經(jīng)過(guò)開(kāi)口處理的多壁碳納米管上旋涂一層光刻膠；

(4)在旋涂了一層光刻膠的多壁碳納米管上形成風(fēng)葉；

(5)在形成了風(fēng)葉的多壁碳納米管兩端進(jìn)行刻蝕，然后將刻蝕掉的多壁碳納米管去除形成內(nèi)層多壁碳納米管和外層多壁碳納米管；

(6)在基底、風(fēng)葉、內(nèi)層多壁碳納米管和外層多壁碳納米管上旋涂第二層光刻膠；

(7)在第二層光刻膠的基礎(chǔ)上制備第一電極和第二電極；

(8)對(duì)風(fēng)葉進(jìn)行腐蝕處理，得到碳基納米發(fā)電機(jī)。

優(yōu)選地，步驟(1)在基底上進(jìn)行多壁碳納米管的篩選為：

將多壁碳納米管分散置于基底上，用掃描電子顯微鏡觀察多壁碳納米管形貌，然后篩選出離散、單根且無(wú)彎曲的多壁碳納米管，并記錄多壁碳納米管的位置。

優(yōu)選地，所述多壁碳納米管采用電弧放電方法或化學(xué)氣相沉積法制備得到。

優(yōu)選地，篩選出的多壁碳納米管長(zhǎng)度為5～50μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等。

優(yōu)選地，將多壁碳納米管分散置于基底上采用以下方法：用超聲將分散于溶液中的多壁碳納米管滴加在基底上面，然后吹干。

優(yōu)選地，所述吹干采用氮?dú)鈽尅⒑鈽尰驓鍤鈽屩腥我庖环N吹干。

優(yōu)選地，所述記錄多壁碳納米管的位置包括多壁碳納米管的兩端相對(duì)于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和夾角。

優(yōu)選地，步驟(2)對(duì)經(jīng)過(guò)篩選的多壁碳納米管進(jìn)行開(kāi)口處理是采用刻蝕技術(shù)對(duì)多壁碳納米管的上表面進(jìn)行刻蝕，得到一側(cè)徑向開(kāi)口的多壁碳納米管。

步驟(4)在旋涂了一層光刻膠的多壁碳納米管上形成風(fēng)葉是采用電子束曝光技術(shù)，曝光待形成風(fēng)葉位置處的光刻膠，然后顯影、金屬蒸鍍和剝離(lift-off)光刻膠形成風(fēng)葉。

步驟(7)在第二層光刻膠的基礎(chǔ)上制備第一電極和第二電極包括以下步驟：

利用電子束直寫(xiě)技術(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一電極和第二電極的形狀和尺寸，刻蝕第二層光刻膠，顯影后形成凹槽，然后在凹槽上沉積第一電極和第二電極的金屬材料，通過(guò)剝離(lift-off)形成第一電極和第二電極。

優(yōu)選地，所述凹槽的尺寸及形狀與第一電極和第二電極的形狀和尺寸相同。

優(yōu)選地，步驟(8)中的腐蝕時(shí)間為8～15min，例如8min、8.5min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、14.5min或15min等。

優(yōu)選地，所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷。

其中，在多壁碳納米管、基底和風(fēng)葉上旋涂光刻膠是為了在刻蝕過(guò)程中對(duì)多壁碳納米管、基底和風(fēng)葉進(jìn)行保護(hù)，且在刻蝕結(jié)束后容易去除。

以上所述碳基納米發(fā)電機(jī)的用途，其應(yīng)用于微型供電領(lǐng)域。

本發(fā)明提供的新型高效碳基納米發(fā)電機(jī)在基底上設(shè)置第一電極和第二電極，并在兩電極中包覆固定有一根懸空狀態(tài)的多壁碳納米管，其外層多壁碳納 米管經(jīng)處理后短于內(nèi)層碳納米管且一側(cè)徑向開(kāi)口，外層多壁碳納米管與風(fēng)葉固定連接。由于多壁碳納米管層壁之間呈超潤(rùn)滑狀態(tài)，從而使得外層多壁碳納米管很容易地在外力(即風(fēng)葉帶動(dòng))作用下被帶動(dòng)而繞內(nèi)層多壁碳納米管轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)層多壁碳納米管不斷切割外層多壁碳納米管切口處提供的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，于是有電流在內(nèi)層多壁碳納米管中不斷傳導(dǎo)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

此新型高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的多壁碳納米管的直徑很小(約為10-30nm)，相應(yīng)的基于單根多壁碳納米管的碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)尺寸由第一電極和第二電極的尺寸決定。

該高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的供電效率高，由于多壁碳納米管的內(nèi)外層壁的超潤(rùn)滑狀態(tài)，基于單根多壁碳納米管的納米發(fā)電機(jī)耗能很少，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率高，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90％以上。

該高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的可靠性高：多壁碳納米管具有高模量和高強(qiáng)度，且其熔點(diǎn)為已知材料中最高的。其兩端又被固定于電極之中，所以基于單根多壁碳納米管的納米發(fā)電機(jī)具有優(yōu)良的力學(xué)穩(wěn)定性，可靠性較高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1中提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)中多壁碳納米管和風(fēng)葉連接的截面圖；

圖3是實(shí)施例1中提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的工作原理圖；

圖4是實(shí)施例1中提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的工作原理圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例5中提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)制備方法的工藝流程圖；

其中1-基底，2-絕緣層，3-第一電極，4-第二電極，5-內(nèi)層多壁碳納米管，6-外層多壁碳納米管，7-風(fēng)葉。

具體實(shí)施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例1：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其工作流程

本實(shí)施例提供了一種高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)如圖1所示，其包括基底1、第一電極3、第二電極4、內(nèi)層多壁碳納米管5、外層多壁碳納米管6和風(fēng)葉7。

其中，所述第一電極3置于基底1一側(cè)，作為發(fā)電機(jī)的正電極，其材料為金屬材料Cu；第二電極置于基底1上與第一電極3相對(duì)一側(cè)，作為發(fā)電機(jī)的負(fù)電極，其材料為金屬材料Cu；內(nèi)層多壁碳納米管5的一端固定于第一電極3上，內(nèi)層多壁碳納米管5的另一端固定于第二電極4上，用于傳到電流；外層多壁碳納米管6與內(nèi)層多壁碳納米管5同軸并套于內(nèi)層多壁碳納米管5上，用于旋轉(zhuǎn)并提供變換的磁場(chǎng)；風(fēng)葉7固定于外層多壁碳納米管6上，且與外層多壁碳納米管6的開(kāi)口處的每一壁面連接(如圖2所示)，并且不與基地1相接觸，其在風(fēng)力作用下能帶動(dòng)外層多壁碳納米管6繞內(nèi)層多壁碳納米管5轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述外層多壁碳納米管6的長(zhǎng)度小于內(nèi)層多壁碳納米管5的長(zhǎng)度。

所述多壁碳納米管的壁數(shù)≥2。

所述外層多壁碳納米管6的一側(cè)有徑向開(kāi)口，且徑向開(kāi)口的深度為5nm。

所述基底1的表面具有絕緣層2，其材料為聚四氟乙烯。

所述基底1的材料為非金屬材料Si。

圖3和圖4所示，其是高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的工作原理圖，從圖中可以看出，基于合適的第一電極3和第二電極4的厚度、內(nèi)層碳納米管5與外層 碳納米管6間超潤(rùn)滑的特性，外側(cè)多壁碳納米管6的徑向開(kāi)口處有電磁場(chǎng)存在，且磁感線垂直于內(nèi)層多壁碳納米管5。在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉7帶動(dòng)外層多壁碳納米管6環(huán)繞內(nèi)層多壁碳納米管5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖3和圖4所示)，內(nèi)層多壁碳納米管5就產(chǎn)生了相對(duì)地切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將有電流產(chǎn)生，且沿內(nèi)層多壁碳納米管5進(jìn)行傳導(dǎo)，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90％以上。

實(shí)施例2：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其工作流程

除外層多壁碳納米管6的一側(cè)的徑向開(kāi)口的深度為10nm，第一電極3和第二電極的金屬材料為Fe，絕緣層2材料為聚二甲基硅氧烷，基底1材料為非金屬氧化物材料SiO₂外，其他過(guò)程均與實(shí)施例1中相同。

實(shí)施例3：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其工作流程

除外層多壁碳納米管6的一側(cè)的徑向開(kāi)口的深度為1nm，第一電極3和第二電極的金屬材料為Fe和Cu的合金，絕緣層2材料為SiO₂和Al₂O₃的混合物，基底1材料為非金屬氧化物材料Si和SiO₂的混合物外，其他過(guò)程均與實(shí)施例1中相同。

實(shí)施例4：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)及其工作流程

除第一電極3和第二電極的金屬材料為Al，絕緣層2材料為聚四氟乙烯和聚二甲基硅氧烷的混合物外，其他過(guò)程均與實(shí)施例1中相同。

實(shí)施例5：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的制備方法

圖5是本發(fā)明中高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)制備方法的工藝流程圖，如圖5所示，其制備方法如下：

步驟S1：多壁碳納米管的篩選

用超聲將分散于溶液中的多壁碳納米管滴加在基底1上面，然后用氮?dú)鈽尨蹈?，用掃描電子顯微鏡觀察多壁碳納米管形貌，然后篩選出離散、單根、無(wú) 彎曲且長(zhǎng)度為25μm多壁碳納米管，并記錄多壁碳納米管的位置。

其中，所述多壁碳納米管優(yōu)選為兩壁或兩壁以上的單根多壁碳納米管；所述多壁碳納米管的制備方法為化學(xué)氣相沉積法。所述記錄的位置包括多壁碳納米管的兩端相對(duì)于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和夾角。

S2：多壁碳納米管進(jìn)行開(kāi)口處理

利用刻蝕技術(shù)在篩選出的多壁碳納米管上表面進(jìn)行刻蝕，得到一側(cè)徑向開(kāi)口的多壁碳納米管。

S3：在基底1和一側(cè)徑向開(kāi)口的多壁碳納米管上旋涂第一層光刻膠。

在基底1和一側(cè)徑向開(kāi)口的多壁碳納米管上旋涂第一層光刻膠，該層光刻膠的材料為聚甲基丙烯酸甲酯，其厚度為30nm-200nm。

S4：在旋涂了一層光刻膠的多壁碳納米管上形成風(fēng)葉

利用電子束曝光技術(shù)，在旋涂了一層光刻膠的多壁碳納米管上曝光風(fēng)葉位置的光刻膠，經(jīng)過(guò)顯影、金屬蒸鍍、剝離(lift-off)形成風(fēng)葉7。

S5：利用刻蝕技術(shù)將上一步中暴露的多壁碳納米管兩端外部碳納米管刻蝕并去除，形成內(nèi)層多壁碳納米管5。

S6：在基底1、風(fēng)葉7、內(nèi)層多壁碳納米管5和外層多壁碳納米管6上旋涂第二層光刻膠。

在基底1、風(fēng)葉7、內(nèi)層多壁碳納米管5和外層多壁碳納米管6上旋涂第二層光刻膠，該光刻膠的材料為聚甲基丙烯酸甲酯其厚度為30nm-200nm。

S7：在第二層光刻膠的基礎(chǔ)上制備第一電極3和第二電極4。

利用電子束直寫(xiě)技術(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一電極3和第二電極4的形狀和尺寸，刻蝕第二層光刻膠，顯影后形成凹槽，凹槽尺寸及形狀與第一電極3和第二電極4的形狀和尺寸相同，然后在凹槽上沉積第一電極3和第二電極4的金屬材 料，通過(guò)剝離形成第一電極3和第二電極4。

S8：對(duì)風(fēng)葉7進(jìn)行腐蝕處理

利用腐蝕技術(shù)，對(duì)基底1上的絕緣層進(jìn)行腐蝕，通過(guò)控制腐蝕時(shí)間，腐蝕時(shí)間為10min，使風(fēng)葉懸空，制備得到碳基納米發(fā)電機(jī)。

實(shí)施例6：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的制備方法

除S1中用氦氣槍吹干，且篩選出的多壁碳納米管的長(zhǎng)度為5μm，光刻膠的材料為聚二甲基硅氧烷，S8中腐蝕時(shí)間為8min外，其他步驟均與實(shí)施例5中相同。

實(shí)施例7：實(shí)施例6：高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的制備方法

除S1中用氦氣槍吹干，且篩選出的多壁碳納米管的長(zhǎng)度為50μm，光刻膠的材料為聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷的混合物，S8中腐蝕時(shí)間為15min外，其他步驟均與實(shí)施例5中相同。

本發(fā)明提供的高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的多壁碳納米管的直徑很小(約為10-30nm)，相應(yīng)的基于單根多壁碳納米管的碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)尺寸由第一電極和第二電極的尺寸決定。

該高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的供電效率高，由于多壁碳納米管的內(nèi)外層壁的超潤(rùn)滑狀態(tài)，基于單根多壁碳納米管的納米發(fā)電機(jī)耗能很少，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率高，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90％以上。

該高效碳基風(fēng)力納米發(fā)電機(jī)的可靠性高：多壁碳納米管具有高模量和高強(qiáng)度，且其熔點(diǎn)為已知材料中最高的。其兩端又被固定于電極之中，所以基于單根多壁碳納米管的納米發(fā)電機(jī)具有優(yōu)良的力學(xué)穩(wěn)定性，可靠性較高。

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明 必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。