具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种可降解压电能量收集器及其制备方法进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。

实施例一

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种可降解压电能量收集器的制备方法的示意图。如图所示，本实施例的制备方法包括：

S1：在基底上生长压电生物材料阵列；

在本实施例中，压电生物材料阵列具有单一的生长方向和极化方向，压电生物材料阵列的材料为肽、氨基酸、纤维素中的一种或多种。基底通常选取硬质基底，例如硅片。

需要说明的是，在本实施例中选取硬质基底并在其上制备压电生物材料阵列然后再剥离，而不是直接在可降解膜上制备压电生物材料阵列，是因为硬质基底表面较为平整，利于压电生物材料阵列生长，而可降解薄膜表面不平整，不能生长出单一方向的阵列，其次生长过程中用到的溶剂会腐蚀可降解膜。

具体地，S1包括：

S11：在基底上生长生物材料阵列，生物材料阵列垂直于基底；

可选地，通过外延生长法在基底上生长垂直于基底的生物材料阵列。

S12：对生物材料阵列施加平行于其生长方向的电场，以实现单一的极化方向，得到压电生物材料阵列。

在本实施例中，外加电场方向为垂直方向，电场强度为-10KV～10KV。

S2：在基底上制备可降解膜，以使可降解膜包覆压电生物材料阵列；

具体地，包括：在生长有压电生物材料阵列的基底上旋涂可降解溶液，使可降解溶液完全覆盖压电生物材料阵列，待干燥后形成包覆压电生物材料阵列的可降解膜。

在本实施例中，可降解膜的材料为聚乳酸、丝素蛋白、聚羟基乙酸、聚ε-己内酯或聚羟基丁酸酯中的一种。

以聚乳酸为例对可降解溶液的配置进行说明，具体地，将聚乳酸放入三氯甲烷溶液，用磁力搅拌器搅拌30min，配置得到浓度为50mg/mL的聚乳酸溶液。

可选地，可降解溶液的旋涂速度为2000rad/_s-4000rad/_s。

S3：将包覆压电生物材料阵列的可降解膜从基底上剥离，得到可降解压电层；

在本实施例中，手动将包覆压电生物材料阵列的可降解膜从基底上缓慢剥离。

S4：制备两个可降解电极，可降解电极包括层叠设置的可降解衬底层和金属层；

在本实施例中，可降解衬底层的材料为聚乳酸、丝素蛋白、聚羟基乙酸、聚ε-己内酯或聚羟基丁酸酯中的一种。金属层的材料为镁、钼、锌或钛中的一种。

可选地，可降解衬底层的厚度为0.2-0.4mm。

具体包括：首先制备得到可降解溶液，将可降解溶液倒入器皿成膜，得到可降解衬底层，然后在可降解衬底层上热蒸镀金属，制备得到可降解电极。

S5：将可降解压电层放置在两个可降解电极之间，粘合形成可降解压电能量收集器，金属层位于靠近可降解压电层的一侧。

在本实施例中，可降解溶液作为粘合剂将可降解压电层与两个可降解电极粘合在一起，形成三明治结构。可降解衬底层作为该可降解压电能量收集器的封装层。

需要说明的是，由于可降解压电层与可降解电极单独制备而成，其制备顺序在此不做限制，也可先制备得到可降解电极，再制备得到可降解压电层。

本实施例的可降解压电能量收集器的制备方法，将具有单一生长方向和极化方向的压电生物材料阵列从硬质基底上剥离，使用可降解和生物相容的材料作为可降解压电能量收集器的电极和封装材料，使得制备的压电能量收集器具有可降解性和生物相容性，大大拓展了压电能量收集器的应用范围，尤其是在生物医学领域内的应用。

实施例二

以聚乳酸作为可降解膜与可降解衬底层为例对实施例一中的制备方法进行具体说明，请参见图2a-图2f，图2a-图2f是本发明实施例提供的一种可降解压电能量收集器的制备方法的流程工艺图该方法包括以下步骤：

步骤1：通过外延生长法在在硅片201上生长垂直于硅片的苯丙氨酸二肽阵列202，如图2a所示；

步骤2：对苯丙氨酸二肽阵列202施加平行于其生长方向的电场，施加的电场强度为8.5KV，如图2b所示；

步骤3：在硅片201上旋涂可降解溶液，使可降解溶液完全覆盖苯丙氨酸二肽阵列，待干燥后形成包覆苯丙氨酸二肽阵列的可降解膜203，如图2c所示；

具体地，旋涂速度为2000rad/s，可降解溶液配置方法为，将聚乳酸放入三氯甲烷溶液，用磁力搅拌器搅拌30min，可降解聚乳酸溶液的浓度为50mg/mL。

步骤4：将包覆苯丙氨酸二肽阵列202的可降解膜203从硅基片201上缓慢剥离，得到可降解压电层，如图2d所示；

制备得到的能够完全包裹住苯丙氨酸二肽阵列的可降解膜，使得在剥离过程中不会对苯丙氨酸二肽阵列的结构产生破坏。

步骤5：将可降解聚乳酸溶液倒入器皿成膜，得到可降解衬底层204，在可降解衬底层上热蒸镀金属钼层205，制备得到可降解电极，如图2e所示；

步骤6：将可降解压电层置于中间，其上下为镀有金属钼的可降解电极，用聚乳酸作为粘合剂，将上下两个可降解电极和可降解压电层粘合在一起组装得到可降解压电能量收集器，如图2f所示。

实施例三

本实施例提供了一种可降解压电能量收集器，采用如上述实施例所述的制备方法制备得到，请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种可降解压电能量收集器的结构示意图。如图所示，该可降解压电能量收集器，包括：自下而上依次设置的第一可降解电极301、可降解压电层302和第二可降解电极303。

其中，第一可降解电极301和第二可降解电极303均包括层叠设置的可降解衬底层30和金属层31，金属层31位于靠近可降解压电层302的一侧。可降解压电层302包括压电生物材料阵列3021以及包覆压电生物材料阵列3021的可降解膜3022，压电生物材料阵3021列具有单一的生长方向和极化方向。

在本实施例中，压电生物材料阵列3021的材料为肽、氨基酸、纤维素中的一种或多种。可降解膜3022与可降解衬底层30的材料为聚乳酸、丝素蛋白、聚羟基乙酸、聚ε-己内酯或聚羟基丁酸酯中的一种。

需要说明的是，可降解衬底层30也作为可降解压电能量收集器的封装层。

本实施例的可降解压电能量收集器，使用可降解和生物相容的材料作为可降解压电能量收集器的电极和封装材料，使得压电能量收集器具有可降解性和生物相容性，大大拓展了压电能量收集器的应用范围，尤其是在生物医学领域内的应用。

请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种可降解压电能量收集器的电性能图，该可降解压电能量收集器的可降解膜3022与可降解衬底层30的材料均采用聚乳酸，其中，(a)图为在外力作用下可降解压电能量收集器产生的开路电压图，(b)图为在外力作用下可降解压电能量收集器产生的短路电流图，从图中可以看出，在外力作用下，该可降解压电能量收集器产生的开路电压和短路电流分别为1.2V和40nA。

进一步地，请参见图5，图5是本发明实施例提供的一种可降解压电能量收集器的降解过程图片。该可降解压电能量收集器的可降解膜3022与可降解衬底层30的材料均采用聚乳酸，将该可降解压电能量收集器完全浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，并置于37℃恒温箱内，观察其降解特性，如图所示，分别为本实施例的可降解压电能量收集器浸泡于磷酸盐缓冲溶液内的第1天(图5中的(a)图)和第180天(图5中的(b)图)的照片，从图中可以看出，在第180天，本实施例的可降解压电能量收集器基本降解完全。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。