一种自供电鼠标的制作方法

本发明涉及鼠标技术，尤其涉及一种自供电鼠标。

背景技术：

无线鼠标是人们日常生活和工作中经常使用的电子设备，无线鼠标通常需要内置的干电池或者可充电的锂电池来进行供电，若不能及时充电或者更换电池，则会影响到无线鼠标的正常使用，这对无线鼠标的续航带来了一定的不便。通过提高电池容量和降低鼠标功耗都可以提升无线鼠标的续航能力，但若能够实现鼠标的自供电，则不失为一条新颖的解决方案。

目前还没有自供电鼠标的成熟产品，业界和学术界提出了一些可能的技术方案，利用摩擦生电原理即是其中之一。例如，利用摩擦发电机给无线鼠标供电的方案，该方案中设计了摩擦发电机的结构，是由绝缘的高分子聚合物和导电的金属或合金材料组成的双层或多层结构，导电材料作为发电机的电极。将该结构与鼠标集成，收集使用鼠标过程中产生的压力或振荡，使摩擦发电机发生形变，将机械能转化为电能。产生的电能通过电路转化处理后存储或利用。

上述的摩擦发电机可以参照图1进行解释说明，图1所示的发电机为初始状态。发电机系统为柔性系统，可捕获鼠标使用过程中产生的压力或振荡，使得摩擦发电机产生竖直方向的形变，使得图1中的有机材料和电极2接触，并在界面摩擦产生电荷。由于有机材料绝缘，电荷会长时间保持，于是在电极1上产生感应电荷，摩擦发电机形变恢复，使得界面产生的电荷分离，电极1和2之间产生了电势差，可以对外输出电能。

利用摩擦发电原理给鼠标供电，本质是通过摩擦发电机将人使用鼠标时消耗的机械能通过发电机转化为电能给鼠标供电，从而实现鼠标自供电的效果。

通常使用鼠标时，人对鼠标的操作主要是移动和点击，在这些操作中，上述方案主要捕获两种作用力，一是点击鼠标时鼠标左右键的压力，二是在点击和移动鼠标过程中鼠标的振动，在这两种作用激励下摩擦发电机的上下层薄膜产生形迹，使有机材料和电极接触摩擦，从而产生电荷。很明显，这两种作用下摩擦发电机的形变非常有限，并没有利用移动鼠标时鼠标与其支撑面反复的摩擦作用，使得能够转化利用的机械能非常有限，使得这种发电机制下收集转化机械能的利用率较低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种自供电鼠标，包括：鼠标体、发电机、电路；所述发电机与所述电路相连接；所述发电机包括第一摩擦面，其中，所述第一摩擦面位于所述鼠标体上；

所述第一摩擦面与设置于支撑物上的第二摩擦面对应设置，且所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间发生相互摩擦时，所述第一摩擦面将由摩擦生成的电能输出至所述电路，通过所述电路对所述电能进行处理后为所述自供电鼠标进行供电。

本发明实施例中，所述第一摩擦面和所述第二摩擦面均为包括两层材料复合的层状结构；其中，

所述第一摩擦面包括第一高分子聚合层和电极层，所述电极层作为所述发电机的电极与所述电路相连接；

所述第二摩擦面包括第二高分子聚合层和第三高分子聚合层。

本发明实施例中，所述第一高分子聚合层为所述电极层与所述鼠标体的中间层，用于粘附并支撑所述电极层与所述鼠标体；所述第三高分子聚合层为所述第二高分子聚合层与所述支撑物的中间层，用于粘附并支撑所述第二高分子聚合层与所述支撑物；

其中，所述第一高分子聚合层与所述第三高分子聚合层的材料相同或者不同。

本发明实施例中，当所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间发生相互摩擦时，所述电极层与所述第二高分子聚合层之间产生摩擦生电；其中，

所述电极层和/或所述第二高分子聚合层，具有纳米或微米尺度的微结构阵列，所述微结构阵列为以下形状的一种或多种组合：金字塔形、圆柱体形、圆椎体形、棱台形、正方体形、长方体形，所述微结构阵列为周期排列或者非周期排列。

本发明实施例中，所述电极层包括周期排列的矩形电极阵列；所述第二高分子聚合层包括两组或多组周期阵列交叉排列的矩形聚合物。

本发明实施例中，所述电极层包括一个以上区域，其中，每个区域均包括一组周期排列的矩形电极阵列，各个区域的矩形电极阵列排列方向相同或者不同；每个区域内周期排列的矩形电极阵列连通为导电体，作为所述发电机的电极与所述电路相连接。

本发明实施例中，相邻两组矩形聚合物阵列之间的夹角大于0度且小于180度。

本发明实施例中，所述电极层中矩形电极阵列中相邻两条电极之间的间距为l1，所述电极层中矩形电极阵列中每条电极的宽度为l2；所述第二高分子聚合层中矩形聚合物阵列中相邻两条聚合物之间的间距为m1，所述第二高分子聚合层中矩形聚合物阵列中每条聚合物的宽度为m2；其中，l1＜m1+m2，且m1＜l2。

本发明实施例中，所述第二摩擦面位于支撑物的表面的全部区域或者部分区域，所述支撑物的表面绝缘。

本发明实施例中，所述电极层和所述第二高分子聚合层的厚度为1nm至100μm；所述第一高分子聚合层和所述第三高分子聚合层的厚度为10nm至1cm。

本发明实施例的技术方案中，自供电鼠标包括：鼠标体、发电机、电路；所述发电机与所述电路相连接；所述发电机包括第一摩擦面，其中，所述第一摩擦面位于所述鼠标体的底面，所述第一摩擦面与设置于支撑物上的第二摩擦面对应设置，且所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间发生相互摩擦时，所述 第一摩擦面将由摩擦生成的电能输出至所述电路，通过所述电路对所述电能进行处理后为所述自供电鼠标进行供电。本发明实施例提出了一种全新的基于摩擦发电原理的自供电鼠标，收集鼠标移动过程中与其支撑面之间的摩擦能，并将摩擦能转化为电能，更有效地收集了鼠标使用过程中的机械能，提高自供电鼠标的机械能转化利用效率。

附图说明

图1为摩擦发电机的结构示意图；

图2为本发明实施例的自供电鼠标的整体结构图；

图3为本发明实施例中第一摩擦面的电极层的结构示意图；

图4为本发明实施例中第二摩擦面的第二高分子聚合层的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。

本发明实施例提出了一种自供电鼠标，利用鼠标移动时与其支撑面之间的摩擦作用，使得鼠标底面的摩擦面产生往复的电荷转移，从而产生驱动外电路的电流，从而转化为电能为鼠标供电。

本发明实施例的自供电鼠标包括：鼠标体、发电机、电路；所述发电机与所述电路相连接；所述发电机包括第一摩擦面，其中，所述第一摩擦面位于所述鼠标体上；

所述第一摩擦面与设置于支撑物上的第二摩擦面对应设置，且所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间发生相互摩擦时，所述第一摩擦面将由摩擦生成的电能输出至所述电路，通过所述电路对所述电能进行处理后为所述自供电鼠标进行供电。

本发明实施例中，支撑物可以是鼠标垫，第二摩擦面设置于所述鼠标垫上。

需要说明的是，支撑第二摩擦面的支撑物可以其他何物品，如可以将第二摩擦面设置于专用的塑料纸上，用户需要利用鼠标发电时，只要将设置有第二摩擦面的塑料纸垫在鼠标下面即可。由于承载第二摩擦面的物品比较多，这里不再一一赘述。

本发明实施例中，所述第一摩擦面和所述第二摩擦面均为包括两层材料复合的层状结构；其中，

所述第一摩擦面包括第一高分子聚合层和电极层，所述电极层作为所述发电机的电极与所述电路相连接；

所述第二摩擦面包括第二高分子聚合层和第三高分子聚合层。

本发明实施例中，所述第一高分子聚合层为所述电极层与所述鼠标体的中间层，用于粘附并支撑所述电极层与所述鼠标体；所述第三高分子聚合层为所述第二高分子聚合层与所述支撑物的中间层，用于粘附并支撑所述第二高分子聚合层与所述支撑物；

其中，所述第一高分子聚合层与所述第三高分子聚合层的材料相同或者不同。

本发明实施例中，当所述第一摩擦面与所述第二摩擦面之间发生相互摩擦时，所述电极层与所述第二高分子聚合层之间产生摩擦生电；其中，

所述电极层和/或所述第二高分子聚合层，具有纳米或微米尺度的微结构阵列，所述微结构阵列为以下形状的一种或多种组合：金字塔形、圆柱体形、圆椎体形、棱台形、正方体形、长方体形，所述微结构阵列为周期排列或者非周期排列。

本发明实施例中，所述电极层包括周期排列的矩形电极阵列；所述第二高分子聚合层包括两组或多组周期阵列交叉排列的矩形聚合物。

本发明实施例中，所述电极层包括一个以上区域，其中，每个区域均包括一组周期排列的矩形电极阵列，各个区域的矩形电极阵列排列方向相同或者不同；每个区域内周期排列的矩形电极阵列连通为导电体，作为所述发电机的电极与所述电路相连接。

本发明实施例中，相邻两组矩形聚合物阵列之间的夹角大于0度且小于180度。

本发明实施例中，所述电极层中矩形电极阵列中相邻两条电极之间的间距为l1，所述电极层中矩形电极阵列中每条电极的宽度为l2；所述第二高分子聚合层中矩形聚合物阵列中相邻两条聚合物之间的间距为m1，所述第二高分子聚合层中矩形聚合物阵列中每条聚合物的宽度为m2；其中，l1＜m1+m2，且m1＜l2。

本发明实施例中，所述第二摩擦面位于支撑物的表面的全部区域或者部分区域，所述支撑物的表面绝缘。

本发明实施例中，所述电极层和所述第二高分子聚合层的厚度为1nm至100μm；所述第一高分子聚合层和所述第三高分子聚合层的厚度为10nm至1cm。

本发明实施例的技术方案中，自供电鼠标由两大部分组成，一部分是发电机，另一部分是与发电机相连接的电路。下面结合具体结构对本发明实施例的自供电鼠标再做详细描述。

本发明实施例中，发电机输出的电能无法直接给鼠标供电，需要经过与其相连的电路进行整流、滤波、稳压处理，再经由电源管理芯片给电池(如锂电池)充电，由电池通过电源管理芯片给鼠标供电。

参照图2，图2为本发明实施例的自供电鼠标的整体结构图，自供电鼠标的发电机由两个摩擦面组成，分别为：第一摩擦面和第二摩擦面。

如图2所示，两层摩擦面分别位于鼠标体1的底面和支撑鼠标移动的支撑物6的表面。具体地，第一摩擦面位于鼠标体1的底面，第二摩擦面位于支撑物6的表面。

支撑物6表面的第二摩擦面可分布在其表面的全部区域或者部分区域。支撑物6可以是：鼠标垫、纸、桌面、木板、塑料板等等表面绝缘的物体。

如图2所示，两层摩擦面均由是包括两层材料复合的层状结构。鼠标体1底部的材料包括第一高分子聚合层2和电极层3，电极层3作为发电机的输出电极与后续电路相连。支撑物6表面的第二摩擦面包括第二高分子聚合层4和 第三高分子聚合层5。其中电极层3和第二高分子聚合层4的厚度可在1nm～100μm范围内，第一高分子聚合层2和第三高分子聚合层5的厚度可在10nm～1cm范围内。

这里，第一高分子聚合层2、第二高分子聚合层4和第三高分子聚合层5均为高分子聚合材料。

第一高分子聚合层2和第三高分子聚合层5均为居间过渡层，起粘附和支撑作用，这两层材料可以相同或者不同。具体地，所述第一高分子聚合层2为所述电极层3与所述鼠标体1的中间层，用于粘附并支撑所述电极层3与所述鼠标体1；所述第三高分子聚合层5为所述第二高分子聚合层4与所述支撑物6的中间层，用于粘附并支撑所述第二高分子聚合层4与所述支撑物6。

摩擦生电作用发生在电极层3和第二高分子聚合层4的界面，在这两个相对的材料表面至少有一面具有尺度在纳米至微米的微结构阵列，这些微结构阵列可以是金字塔形、圆柱体形、圆椎体形、棱台形、正方体形、长方体形等等形状中的一种或者多种组合，微结构阵列可以是周期排列，也可以是非周期排列。

电极层3的材料可以是金、银、铜、铝、铁、铂、铬、钛、钯、镍等金属或合金。第一高分子聚合层2、第二高分子聚合层4、第三高分子聚合层5的材料可选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚二氯乙烯、聚氯醚、聚碳酸酯、聚丙烯腈等等材料中的一种或多种。

本发明实施例中，鼠标体1底面的第一摩擦面的图形需要满足特定的要求。具体为以下要求：

电极层3呈周期排列的矩形，两条电极之间的间距为l1，每条电极的宽度为l2，每条电极的长度没有特定要求，仅受所分布区域的尺寸限制。每个分布区域内周期排列的电极连通成为导电的整体，然后作为摩擦发电机的电极与后续电路连接。第一高分子聚合层2没有特定的要求，可以整片分布，也可以与电极层3有同样的图形。

当电极阵列的排列方向与鼠标移动方向垂直时，摩擦发电机收集转化机械能的效率最高；当电极阵列的排列方向与鼠标移动方向平行时，则摩擦发电机的轮效率很低。由于鼠标移动时可沿xy平面任意方向移动，为了提高摩擦发电机的效率，可在鼠标体1的底面的不同区域，设计分布沿不同方向排列的电极阵列，同一区域内电极沿相同方向排列。在鼠标底面的分布区域数量可以任意设计，不同区域的电极方向可以任意设计。图3给出了一种典型的设计方案，电极阵列分别位于鼠标体1底面的区域7和区域8中，电极排列方向分别与x轴和y轴平行。图3中未示出第一高分子聚合层2的图形。

本发明实施例中，支撑物6表面的第二摩擦面的图形需要满足特定的要求。具体为以下要求：

第二摩擦面可在支撑物6表面的任何区域分布，可以整片分布，也可以不连续分布。鼠标体1在分布有摩擦面的区域移动时会有较高效率的摩擦发电作用。

第二高分子聚合层4的图形可由两组或多组周期排列的矩形构成。每组矩形图形中，两条聚合物之间的间距为m1，每条聚合物的宽度为m2，每条聚合物的长度没有特定要求，仅受所分布区域的尺寸限制。相邻两组矩形之间的夹角为β，β应满足0°＜β＜180°。第三高分子聚合层5没有特定的要求，可以整片分布，也可以与第二高分子聚合层4有同样的图形。

通常情况下，考虑到设计和工艺制备的便利性，第二高分子聚合层4的图形为两组周期排列的矩形交叉而成，如图4所示，两列矩形分别平行于x轴和y轴，此时夹角β＝90°。图4中未示出第三高分子聚合层5的图形。

上述方案中，所述的电极层3和第二高分子聚合层4的图形尺寸还需要同时满足以下两条要求：l1＜m1+m2，m1＜l2。

本发明实施例中，电路位于鼠标体1的内部，图2中未示出。

本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。