專利名稱：高儲能聚合物納米管電容器陣列的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新材料技術(shù)與器件設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及高儲能聚合物納米管電容器陣列的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子器件以及納米電子器件日新月異的發(fā)展，對能源存儲供應(yīng)提出了更多的要求。開發(fā)性能穩(wěn)定、可靠，而且可再生、更輕便的儲能材料逐步引起人們的重視。在高度集成化及微電子浪潮的推動下，人們對納米尺度儲能器件的需求越來越迫切。聚合物介電材料具有優(yōu)異的加工性能，良好的柔韌性，在很多應(yīng)用場合有取代傳統(tǒng)介電材料的趨勢，引起廣泛的關(guān)注和研究，尤其在微電子領(lǐng)域有望成為儲能材料的后起之秀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了以聚合物介電材料為介質(zhì)的納米管電容器陣列的概念，該納米電容陣列可以看成數(shù)以億計的微電容并聯(lián)而成，可實(shí)現(xiàn)極高的儲能密度。具體為用模板合成法制備聚合物介電材料納米管，管的長度和壁厚可控。管的內(nèi)外壁分別通過特定エ藝制作出電極，充當(dāng)電容器的兩極板。以長度50 μ m,管外壁直徑DQ=200nm，內(nèi)壁直徑Di=IOOnm為例說明(如附圖
I所示)。電容的計算方法為
權(quán)利要求
1.高儲能聚合物納米管電容器陣列的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟I)將孔徑為40-300 nm、孔深10-100 nm、膜直徑為10-25 mm多孔氧化鋁薄膜作為模板，先后在去離子水和無水こ醇中超聲清洗10分鐘后真空干燥，備用； 步驟2)制備納米管電容器的外極板 將丙烯腈單體在負(fù)壓作用下充入步驟I處理過多孔氧化鋁薄膜模板，然后浸入丙烯腈單體的飽和水溶液中，再加入濃度為2. 0%的過硫酸銨溶液和濃度為I. 0%的亞硫酸氫鈉溶液，在50で下反應(yīng)2-3個小時 后加入適量的碳酸鈉溶液使反應(yīng)終止，產(chǎn)物聚丙烯腈沉積在管壁上，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下600-750°C熱解30-40分鐘，降到室溫即可得到內(nèi)孔壁附著納米碳管的多孔氧化鋁薄膜，其中，所述丙烯腈單體的飽和水溶液、過硫酸銨溶液和亞硫酸氫鈉溶液三者用量的體積比為40:4:5 ； 步驟3)納米管電容器電介質(zhì)的制備配制介電聚合物的溶液，在負(fù)壓下將所述溶液滴于步驟2)制備得到的內(nèi)孔壁附著納米碳管的多孔氧化鋁薄膜模板上，保持負(fù)壓30分鐘使溶液充分浸潤模板，去掉負(fù)壓，使介電聚合物的溶液中的溶劑在空氣中自然揮發(fā)，用三氧化ニ鋁粉末或網(wǎng)格砂紙打磨所述內(nèi)孔壁附著納米碳管的多孔氧化鋁薄膜模板的兩面去掉表面的聚合物，得到內(nèi)孔壁附著聚合物納米碳管的多孔氧化鋁薄膜模板，備用；其中，所述介電聚合物溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-10%聚苯こ烯的ニ甲苯溶液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5%聚偏氟こ烯的N，N’-ニ甲基甲酰胺溶液； 步驟4)納米管電容器內(nèi)極板的制備將步驟3)制備得到內(nèi)孔壁附著聚合物納米碳管的多孔氧化鋁薄膜模板用純銀導(dǎo)電膠固定在ITO導(dǎo)電玻璃上，作為工作電極；以鉬片作為對電極；以甘汞電極作為參比電極；用電化學(xué)沉積的方法在所述模板內(nèi)沉積鉬電極；其中，電化學(xué)沉積的エ藝為電化學(xué)沉積液中含有0.2 mmol/L的H4PtCl6.0.2 mo I/L的NaH2POjP0. 2 mo I/L的Na2HPO4，沉積電壓為-0. 5 V，沉積時間為5-8個小時； 步驟5)將步驟4制備得到的模板置于3 mol/L的NaOH溶液中，將多孔氧化鋁薄膜模板溶解后得到高儲能聚合物納米管電容器陣列。
全文摘要
本發(fā)明屬于新材料技術(shù)與器件設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及高儲能聚合物納米管電容器陣列的制備方法，該方法的模板選用的是多孔氧化鋁(AAO)薄膜，可以根據(jù)需要通過選擇不同規(guī)格模板來制備不同尺寸的聚合物納米管陣列，從而調(diào)整并聯(lián)微電容的數(shù)量；電介質(zhì)可以是聚偏氟乙烯、聚苯乙烯等不同介電常數(shù)的聚合物；聚合物管的不同形成工藝可以制備不同的納米儲能電容。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過模板法制備本管狀納米結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)納米級電容儲能、納米管陣列形狀可調(diào)且制備工藝簡單。
文檔編號H01G4/14GK102651279SQ20121015362
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者黨智敏, 周濤, 孟興, 查俊偉 申請人:北京科技大學(xué)