多层高功率纳米摩擦发电的制造方法
【专利摘要】一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的电极，高分子聚合物绝缘层，以及摩擦电极；高分子聚合物绝缘层和摩擦电极相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述电极和摩擦电极为摩擦发电机电压和电流输出电极。本发明采用导电性（金属）薄膜与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，摩擦电极与高分子聚合物绝缘层形成感应电场。
【专利说明】多层高功率纳米摩擦发电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种摩擦发电机，尤其是涉及一种利用导电(金属)材料作为摩擦电极的多层高功率纳米摩擦发电机。
【背景技术】
[0002]随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备。现有的自发电设备通常利用材料的压电特性。例如2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是:当纳米线(NWs)在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。
[0003]物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，由于物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。如果能够将摩擦电应用到自发电设备中，势必会给人们的生活带来更多的便利。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:克服现有摩擦发电机输出功率不高的缺陷，提供了一种多层高功率纳米摩擦发电机，利用导电(金属)材料和聚合物摩擦，产生感应电场，从而完成自供电。由于本发明摩擦发电机使用了导电(金属)材料，提高了电能的输出功率。此外，现有触摸屏等产品都是金属上直接覆盖高分子聚合物，可以与本发明结合使用。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供的第一技术方案是，一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的电极，高分子聚合物绝缘层，以及摩擦电极；高分子聚合物绝缘层和摩擦电极相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述电极和摩擦电极为摩擦发电机电压和电流输出电极。
[0006]优选的，所述电极所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、钨合金、钥合金、铌合金或钽合金；所述摩擦电极所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、钼、钮、招、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或fL;合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0007]优选的，所述高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
[0008]优选的，所述高分子聚合物绝缘层表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。
[0009]优选的，所述摩擦电极表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m的纳米凹凸结构。
[0010]本发明提供的第二技术方案是，一种纳米摩擦发电机，所述纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极；其中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间设置有摩擦电极;第一高分子聚合物绝缘层和摩擦电极两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；第二高分子聚合物绝缘层和摩擦电极两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极和第二电极串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
[0011]优选的，所述摩擦电极所用材料是可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金(铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、银合金、钽合金等)。
[0012]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层材质相同。
[0013]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一种。
[0014]优选的，所述摩擦电极包括依次层叠设置的第三电极层，第三高分子聚合物层以及第四电极层；第一高分子聚合物绝缘层和第三电极层两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；第二高分子聚合物绝缘层和第四电极层两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极和第二电极串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层和第四电极层串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
[0015]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层材质相同或不同；所述第三电极层和第四电极层材质相同或不同。
[0016]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层分别独立的选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一种。
[0017]优选的，所述第三电极层和第四电极层所用材料分别独立的选自优选的，所述摩擦电极所用材料是可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金(招合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、猛合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金
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[0018]优选的，第三高分子聚合物层所用材质与第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层不同，选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
[0019]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层、以及第二高分子聚合物绝缘层表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。
[0020]优选的，所述摩擦电极表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m的纳米凹凸结构。
[0021]优选的，所述第一电极层和第二电极层所用材料分别独立的选自铟锡氧化物、石墨烯电极、银纳米线膜，以及金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0022]优选的，所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层为透明材料。所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物层所用材料分别独立的选自如下透明高聚物中的任意一种:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)。所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别独立的选在铟锡氧化物(ΙΤ0)、石墨烯电极和银纳米线膜中的任意一种。采用上述优选材料后，这时整个摩擦发电机是一个全透明柔性装置。
[0023]本发明提供的第三技术方案是:一种纳米摩擦发电机组，包括多个串联或并联的如上所述的纳米摩擦发电机。
[0024]本发明提供的第四技术方案是:如上述的纳米摩擦发电机或纳米摩擦发电机组在薄膜压力传感器中的应用。
[0025]本发明采用导电性(金属)薄膜与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，摩擦电极与高分子聚合物绝缘层(包括第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层)形成感应电场。由于金属比聚合物容易失去电子，理论上金属薄膜和聚合物摩擦过程中可以形成更大的电势差。本发明摩擦发电机输出达到峰值电压150V，电流27 μ A。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明纳米摩擦发电机一种【具体实施方式】的剖面示意图。
[0027]图2为本发明图1纳米摩擦发电机的结构示意图。
[0028]图3为本发明纳米摩擦发电机另一种【具体实施方式】的剖面示意图。
[0029]图4为本发明图3纳米摩擦发电机的结构示意图。
[0030]图5为本发明纳米摩擦发电机另一种【具体实施方式】的剖面示意图。
[0031]图6为本发明图5纳米摩擦发电机的结构示意图。
[0032]图7为本发明硅模板示意图。
[0033]图8为本发明带微纳凸起结构的聚合物薄膜示意图。。
【具体实施方式】
[0034]为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。
[0035]本发明是一种纳米摩擦发电机，采用导电性(金属)薄膜与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，摩擦电极与高分子聚合物绝缘层(包括第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层)形成感应电场。
[0036]如图1和图2所示，本发明纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的电极11，高分子聚合物绝缘层12，以及摩擦电极13 ;高分子聚合物绝缘层12和摩擦电极13相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构(图未示)；所述电极11和摩擦电极13为摩擦发电机电压和电流输出电极。。
[0037]在本发明的一个【具体实施方式】中，纳米摩擦发电机是非透明的多层柔性平板结构，任意弯曲或变形造成高分子聚合物绝缘层12和摩擦电极13之间摩擦起电。
[0038]电极11对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯电极、银纳米线膜，以及金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0039]本实施方式中摩擦电极13可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金(铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金等)。摩擦电极13的厚度优选100 μ m-500 μ m,更优选200 μ m,摩擦电极13相对高分子聚合物绝缘层12的表面上设有微纳凹凸结构(图未示)。该微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m的凹凸结构。
[0040]高分子聚合物绝缘层12选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一种。优选地，高分子聚合物绝缘层12的厚度是100 μ m-500 μ m。
[0041]高分子聚合物绝缘层12在一个表面上设置微纳凹凸结构(图未示)，然后采用射频溅镀等常规方法，在高分子聚合物绝缘层12未设置微纳凹凸结构的面上设置电极11。该微纳凹凸结构(图未示)为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度50-300nm的凹凸结构。
[0042]高分子聚合物绝缘层12的具有微纳凹凸结构的表面与摩擦电极13相对接触叠放形成层叠体，层间没有任何粘合物。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封，来保证聚合物绝缘层与摩擦电极的适度接触。
[0043]本发明的一个【具体实施方式】中，高分子聚合物绝缘层12相对摩擦电极13的表面上没有设置微纳凹凸结构，仅摩擦电极13的表面上设有微纳凹凸结构。
[0044]本发明的又一个【具体实施方式】中，高分子聚合物绝缘层12相对摩擦电极13的表面上设有微纳凹凸结构，而摩擦电极13的表面上没有设置微纳凹凸结构。
[0045]如图3和图4所示，在本发明优选的【具体实施方式】中，纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24 ;其中，第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23之间设置有摩擦电极25 ;第一高分子聚合物绝缘层22相对摩擦电极25的面和摩擦电极25相对第一高分子聚合物绝缘层22的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构(图未示);第二高分子聚合物绝缘层23相对摩擦电极25的面和摩擦电极25相对第二高分子聚合物绝缘层23的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构(图未示)；所述第一电极21和第二电极24串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极25为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
[0046]在本发明的一个【具体实施方式】中，纳米摩擦发电机是非透明的多层柔性平板结构，任意弯曲或变形造成第一高分子聚合物绝缘层22和摩擦电极25之间，摩擦电极25和第二高分子聚合物绝缘层23之间摩擦起电。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。
[0047]第一电极21和第二电极24对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯电极、银纳米线膜，以及金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0048]本实施方式中摩擦电极25可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料,金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金(铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金等)。摩擦电极25的厚度优选100 μ m-500 μ m,更优选200 μ m,摩擦电极25的两个表面上均设有微纳凹凸结构。该微纳凹凸结构为规则阵列结构的纳米级至微米级的凹凸结构或者不规则的纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m的凹凸结构。
[0049]第一高分子聚合物绝缘层22与第二高分子聚合物绝缘层23材质相同，选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁 二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一种。优选地，第一高分子聚合物绝缘层2与第二高分子聚合物绝缘层23的厚度是 100 μ m-500 μ m。
[0050]第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在它们的一个表面上设置微纳凹凸结构，然后采用射频溅镀等常规方法，在第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23未设置微纳凹凸结构的面上设置第一电极21和第二电极24。微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构,优选凸起高度50-300nm的凹凸结构。
[0051]第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的表面与摩擦电极25相对接触叠放，然后第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构的表面叠放到摩擦电极25上形成层叠体，层间没有任何粘合物。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封，来保证聚合物绝缘层与摩擦电极的适度接触。
[0052]本发明的一个【具体实施方式】中，第一高分子聚合物绝缘层22相对摩擦电极25的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层23相对摩擦电极25的表面上都没有设置微纳凹凸结构，仅摩擦电极25的两个表面上设有微纳凹凸结构。
[0053]本发明的又一个【具体实施方式】中，第一高分子聚合物绝缘层22相对摩擦电极25的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层23相对摩擦电极25的表面上设有微纳凹凸结构，而摩擦电极25的两个表面上没有设置微纳凹凸结构。
[0054]如图5和图6所示，在本发明的一个【具体实施方式】中，纳米摩擦发电机是非透明的多层柔性平板结构，任意弯曲或变形造成第一高分子聚合物绝缘层22和摩擦电极25之间，摩擦电极25和第二高分子聚合物绝缘层23之间摩擦起电。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。摩擦电极25包括依次层叠设置的第三电极层251，第三高分子聚合物层252以及第四电极层253。第三电极层251和第四电极层253的表面上设置有微纳凹凸结构(图未示)。该微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m(更优选350-500nm)的凹凸结构。
[0055]第一电极21和第二电极24对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯电极、银纳米线膜，以及金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。。[0056]第一高分子聚合物绝缘层22与第二高分子聚合物绝缘层23材质可以相同也可以不同，独立的选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一种。优选地，第一高分子聚合物绝缘层22与第二高分子聚合物绝缘层23的厚度是100 μ m-500 μ m。
[0057]第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在它们的一个表面上设置微纳凹凸结构，然后采用射频溅镀等常规方法，在第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23未设置微纳凹凸结构的面上设置第一电极21和第二电极24。微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构,优选凸起高度50-300nm的凹凸结构。
[0058]第三高分子聚合物层252所用材质与第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层不同，选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种，优选的其厚度是100 μ m-500 μ m,更优选为200 μ m。
[0059]第三电极层251和第四电极层253对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金(铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等)、低熔点合金(铅、锡、镉、秘、铟、镓及其合金)、难熔合金(鹤合金、钥合金、银合金、钽合金等)。
[0060]第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的表面与摩擦电极5的第三电极层251相对接触叠放，然后第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构的表面叠放到摩擦电极25的第四电极层253上形成层叠体，层间没有任何粘合物。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封，来保证聚合物绝缘层与摩擦电极的适度接触。第一电极21和第二电极24串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；摩擦电极的第三电极层251和第四电极层253串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
[0061]本发明的一个【具体实施方式】中，第一高分子聚合物绝缘层22相对摩擦电极25第三电极层251的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层23相对摩擦电极25第四电极层253的表面上都没有设置微纳凹凸结构，仅第三电极层251和第四电极层253的表面上设有微纳凹凸结构。
[0062]本发明的又一个【具体实施方式】中，第一高分子聚合物绝缘层22相对摩擦电极25第三电极层251的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层23相对摩擦电极25第四电极层253的表面上设有微纳凹凸结构，而第三电极层251和第四电极层253的表面上没有设置微纳凹凸结构。
[0063]如图5和图6所示，在本发明的一个【具体实施方式】中，纳米摩擦发电机是透明的多层柔性平板结构，任意弯曲或变形造成第一高分子聚合物绝缘层22和摩擦电极25之间，摩擦电极25和第二高分子聚合物绝缘层23之间摩擦起电。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。摩擦电极25包括依次层叠设置的第三电极层251，第三高分子聚合物层252以及第四电极层253。第一高分子聚合物绝缘层22相对第三电极层251的面和第三电极层251相对第一高分子聚合物绝缘层22的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构(图未示)；第二高分子聚合物绝缘层23相对第四电极层253的面和第四电极层253相对第二高分子聚合物绝缘层23的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构。所述第一电极21和第二电极24串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层251和第四电极层253串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
[0064]第一电极21、第二电极24、第三电极层251和第四电极层253分别独立的选自铟锡氧化物(ΙΤ0)、石墨烯电极和银纳米线膜中的任意一种。第一高分子聚合物绝缘层22、第二高分子聚合物绝缘层23、第三高分子聚合物层252分别独立的选自如下透明高聚物中的任意一种:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)。采用上述优选材料后，这时整个摩擦发电机是一个全透明柔性装置。
[0065]微纳凹凸结构可以采用多种方法进行制备，例如用有特定规则凸起结构的硅模板压制，用砂纸打磨金属表面以及其他方法。下面参考图7和图8详细说明微纳凹凸结构6的一种制备方法。
[0066]SI制作娃模板。将娃片用光刻的方法在表面做出规则的图形。做好图形的娃片用湿刻的工艺各向异性刻蚀，可以刻出凹形的四棱锥阵列结构，或者也可以用干刻的工艺各向同性刻蚀可以刻出凹形的立方体阵列结构。刻好之后的模板用丙酮和异丙醇清洗干净，然后所有的模板都在三甲基氯硅烷的气氛中进行表面硅烷化的处理，处理好的硅模板待用。
[0067]S2制作具有微纳凹凸结构表面的高分子聚合物膜。首先将聚合物浆料涂覆于硅模板表面，真空脱气，用旋转涂覆的方式将硅片表面多余的混合物去掉，形成一层薄薄的聚合物液体膜。将整个模板固化，然后剥离，得到均匀的具有特定微结构阵列的聚合物膜。
[0068]下面详细介绍上述的摩擦发电机的发电原理。当本发明的摩擦发电机的各层向下弯曲时，由于存在的微纳凹凸结构，摩擦发电机中的摩擦电极与高分子聚合物绝缘层(包括高分子聚合物绝缘层12，或第一高分子聚合物绝缘层22和/或第二高分子聚合物绝缘层23表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使电极和摩擦电极之间的电容发生改变，从而导致电极和摩擦电极之间出现电势差。由于电极和摩擦电极之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本发明的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在电极和摩擦电极之间的内电势消失，此时已平衡的电极和摩擦电极之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。[0069]下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。
[0070]实施例1
[0071]如图1和2所示，本实施例纳米摩擦发电机是非透明的多层薄膜型，尺寸为4.5cmX 1.2cm，总厚度大约是250 μ m。该摩擦发电机包括依次层叠设置的电极11，高分子聚合物绝缘层12，摩擦电极13。
[0072]采用矩形的(4.5cmXl.2cm)聚酰亚胺薄膜(厚度125 μ m，杜邦500HN)作为高分子聚合物绝缘层12。高分子聚合物绝缘层12在一个表面上设置凸起高度150nm的微纳凹凸结构6 (参见图7和8)，另一个表面上镀厚度IOOnm的金薄膜，该金薄膜即为电极11。
[0073]采用厚度IOOym的铜箔作为摩擦电极13，该铜箔的两个表面采用细砂纸打磨的方法设置不规则的凸起高度在350-500nm范围内的微纳凹凸结构。
[0074]摩擦电极13带有微纳凹凸结构的面朝向高分子聚合物绝缘层12的具有微纳凹凸结构6的表面，将摩擦电极13叠放到高分子聚合物绝缘层12上，得到摩擦发电机1#。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0075]摩擦发电机1#在1-V (电流-电压)的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡(0.33Hz和0.13%的形变)的步进电机使摩擦发电机1#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机1#的最大输出电压和电流信号分别达到了 70V和18 μ A (请补充)。
[0076]实施例2
[0077]如图3和图4所示，本实施例纳米摩擦发电机是非透明的多层薄膜型，尺寸为4.5cmX 1.2cm,总厚度大约是500 μ m。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。
[0078]采用矩形的(4.5cmXl.2cm)聚酰亚胺薄膜(厚度125 μ m，杜邦500HN)作为第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23。第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在一个表面上设置凸起高度150nm的微纳凹凸结构，另一个表面上镀厚度IOOnm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极21和第二电极24。
[0079]采用厚度IOOym的铜箔作为摩擦电极25，该铜箔的两个表面采用细砂纸打磨的方法分别设置不规则的凸起高度在350-500nm范围内的微纳凹凸结构。
[0080]摩擦电极25叠放到第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的表面上，然后第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构面相对(即朝向)摩擦电极25，叠放到摩擦电极25上，得到摩擦发电机2#。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0081]摩擦发电机2#在1-V (电流-电压)的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡(0.33Hz和0.13%的形变)的步进电机使摩擦发电机2#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机2#的最大输出电压和电流信号分别达到了 80V和16 μ A。
[0082]实施例3
[0083]本实施例的结构与实施例2基本相同，区别仅在于摩擦电极25的两个表面上没有设置微纳凹凸结构，第一高分子聚合物绝缘层22所用材料是聚甲醛。采用与实施例2相同的方法进行测试，摩擦发电机3#的最大输出电压和电流信号分别达到了 50V和ΙΟμΑ。
[0084]实施例4
[0085]如图5和图6所示，本实施例纳米摩擦发电机是非透明的多层薄膜型，尺寸为4.5cmX 1.2cm,总厚度大约是650 μ m。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。摩擦电极25包括依次层叠设置的第三电极层251，第三高分子聚合物层252以及第四电极层253。
[0086]采用矩形的(4.5cmXl.2cm)聚酰亚胺薄膜(厚度125 μ m，杜邦500HN)作为第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23。第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在一个表面上设置凸起高度300nm的微纳凹凸结构，另一个表面上镀厚度IOOnm的钥合金薄膜，该钥合金薄膜即为第一电极21和第二电极24。
[0087]采用厚度200 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为第三高分子聚合物绝缘层252，采用用磁控溅射或蒸镀的方法在聚对苯二甲酸乙二醇酯的两个表面上设置厚度I μπι的金薄膜作为第三电极层251和第四电极层253。。
[0088]第三电极层251与第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的面相对，将摩擦电极25叠放到第一高分子聚合物绝缘层22上，然后第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构面相对第四电极层253，将第二高分子聚合物绝缘层23叠放到摩擦电极25上，得到摩擦发电机4#。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0089]采用与实施例1相同的方法进行测试，摩擦发电机4#的最大输出电压和电流信号分别达到了 150V和27 μ A0
[0090]实施例5
[0091]如图5和图6所示，本实施例纳米摩擦发电机是非透明的多层薄膜型，尺寸为
4.5cmX 1.2cm，总厚度大约是650 μπι。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。摩擦电极25包括依次层叠设置的第三电极层251，第三高分子聚合物层252以及第四电极层253。
[0092]采用矩形的(4.5cmX 1.2cm)苯乙烯丙烯共聚物薄膜(厚度125 μ m)作为第一高分子聚合物绝缘层22，采用厚度220 μπι的聚甲基丙烯酸甲酯作为第二高分子聚合物绝缘层23。第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在一个表面上设置凸起高度50nm的微纳凹凸结构，另一个表面上镀厚度IOOnm的金薄膜，该金薄膜即为第一电极21和第二电极24。
[0093]采用厚度200 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为第三高分子聚合物绝缘层252，采用磁控溅射或蒸镀的方法在聚对苯二甲酸乙二醇酯的两个表面上设置厚度I μ m的金薄膜作为第三电极层251和第四电极层253。
[0094]第三电极层251与第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的面相对，将摩擦电极25叠放到第一高分子聚合物绝缘层22上，然后第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构面相对第四电极层253，将第二高分子聚合物绝缘层23叠放到摩擦电极25上，得到摩擦发电机5#。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0095]采用与实施例1相同的方法进行测试，摩擦发电机5#的最大输出电压和电流信号分别达到了 130V和22 μ A0
[0096]实施例6
[0097]如图5和图6所示，本实施例纳米摩擦发电机是透明的多层薄膜型，尺寸为4.5cmX 1.2cm,总厚度大约是650 μ m。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极21，第一高分子聚合物绝缘层22，摩擦电极25，第二高分子聚合物绝缘层23和第二电极24。摩擦电极25包括依次层叠设置的第三电极层251，第三高分子聚合物层252以及第四电极层253。
[0098]采用厚度220 μ m的聚二甲基硅氧烷作为第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23。第一高分子聚合物绝缘层22和第二高分子聚合物绝缘层23分别在一个表面上设置凸起高度150nm的微纳凹凸结构，另一个表面上采用常规真空溅射技术形成铟锡氧化物(ITO)导电薄膜，该导电薄膜即为第一电极21和第二电极24。
[0099]采用厚度200 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为第三高分子聚合物绝缘层252，采用常规真空溅射技术在第三高分子聚合物绝缘层252的两个表面上分别形成铟锡氧化物(ITO)导电薄膜，该导电薄膜即为第三电极层251和第四电极层253。
[0100]按照第三电极层251与第一高分子聚合物绝缘层22的具有微纳凹凸结构的面相对，将摩擦电极25叠放到第一高分子聚合物绝缘层22上，然后按照第二高分子聚合物绝缘层23的具有微纳凹凸结构面相对第四电极层253，将第二高分子聚合物绝缘层23叠放到摩擦电极25上，得到摩擦发电机6#。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0101]采用与实施例1相同的方法进行测试，摩擦发电机6#的最大输出电压和电流信号分别达到了 80V和18 μ A0
[0102]实施例7
[0103]本实施例纳米摩擦发电机是非透明的多层薄膜型，4.5cmXl.2cm，总厚度大约是400 μπι。该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极。
[0104]采用矩形的(4.5cmXl.2cm)聚酰亚胺薄膜(厚度125 μ m，杜邦500HN)作为第一高分子聚合物绝缘层，厚度220 μπι的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜用作第二高分子聚合物绝缘层。第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层分别在一个表面上设置凸起高度150nm的微纳凹凸结构，另一个表面上镀厚度IOOnm的金薄膜，该金薄膜即为第一电极和第二电极。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封，得到摩擦发电机7#。
[0105]采用与实施例1相同的方法进行测试，摩擦发电机7#的最大输出电压和电流信号分别达到了 18V和ΙμΑ。
[0106]本发明的摩擦发电机可以应用到各种自驱动系统如触摸屏，电子显示器，以及其它个人电子产品中具有潜在的应用价值领域中，其具有生产成本低、发电效率高的效果。实施例2-6的摩擦发电机使用了摩擦电极作为居间电极，相当于把两个发电机整合到了一起，可以有效提高发电机的输出功率。实施例1-6的摩擦发电机最大输出电压和电流信号达到了 80V和16 μ A以上，从而能够在薄膜压力传感器中应用。
[0107]上述方案包含首选实施例和备案时发明人所知的该项发明的最佳模式时，上述实施例只作为说明性例子给出。对该说明中揭露的特定实施例的许多异化，不偏离该项发明的精神和范围的话，将是容易鉴别的。因此，该项发明的范围将通过所附的权利要求确定，而不限于上面特别描述的实施例。
【权利要求】
1.一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的电极，高分子聚合物绝缘层，以及摩擦电极； 高分子聚合物绝缘层和摩擦电极相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构； 所述电极和摩擦电极为摩擦发电机电压和电流输出电极。
2.根据权利要求1所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述电极所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金；所述摩擦电极所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
3.根据权利要求1或2所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、 丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物绝缘层表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm_l μ m (更优选350-500nm)的纳米凹凸结构。
6.一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极；其特征在于，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间设置有摩擦电极； 第一高分子聚合物绝缘层和摩擦电极两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构； 第二高分子聚合物绝缘层和摩擦电极两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构； 所述第一电极和第二电极串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极为摩擦发电机电压和电流另一个输出电极。
7.根据权利要求6所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
8.根据权利要求7所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层材质相同；所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
9.根据权利要求6所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极包括依次层叠设置的第三电极层，第三高分子聚合物层以及第四电极层； 第一高分子聚合物绝缘层和第三电极层两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构； 第二高分子聚合物绝缘层和第四电极层两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构； 所述第一电极和第二电极串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层和第四电极层串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。
10.根据权利要求9所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层材质相同或不同；所述第三电极层和第四电极层材质相同或不同。
11.根据权利要求10所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层分别独立的选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、`苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种；所述第三电极层和第四电极层分别独立的选自金属或合金，其中金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
12.根据权利要求6-11任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，第三高分子聚合物层所用材质与第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层不同，选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
13.根据权利要求6所述的纳米摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层为透明材料；所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物层所用材料分别独立的选自如下透明高聚物中的任意一种:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)。
14.根据权利要求6-13任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层、以及第二高分子聚合物绝缘层表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。
15.根据权利要求6-14任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极表面上设置的微纳凹凸结构为纳米级至微米级的凹凸结构，优选凸起高度300nm-l μ m的纳米凹凸结构。
16.一种纳米摩擦发电机组，包括多个串联或并联的如权利要求1-5或6-15任一项所述的纳米摩擦发电机。
17.如权 利要求1-5或6-15任一项所述的纳米摩擦发电机在薄膜压力传感器中的应 用。
【文档编号】H02N1/04GK103684035SQ201210350828
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】范凤茹, 徐传毅, 刘军锋 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司