一种全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机的制作方法

文档序号:15901950发布日期:2018-11-09 21:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机包括第一摩擦部件(1)和第二摩擦部件(2);所述的第一摩擦部件(1)位于第二摩擦部件(2)的上方,第一摩擦部件(1)的第一摩擦层(11)的下表面与第二摩擦部件(2)的第二摩擦层(21)的上表面相接触;所述的第一摩擦部件(1),包括第一摩擦层(11)、第一导电元件(12)和上绝缘隔离层(13);从上到下依次为上绝缘隔离层(13)、第一导电元件(12)和第一摩擦层(11);

所述的第二摩擦部件(2),包括第二摩擦层(21)、第二导电元件(22)和下绝缘隔离层(23);从上到下依次为第二摩擦层(21)、第二导电元件(22)和下绝缘隔离层(23);所述的第二导电元件(22)包括次级第二导电元件a(221)和次级第二导电元件b(222);

所述的第一导电元件(12)为网格状结构,且第一导电元件(12)为一个电极整体;

所述的第二导电元件(22)为交错式网格状结构,分为次级第二导电元件a(221)和次级第二导电元件b(222)两部分,二者为相互对称、交错分离结构,次级第二导电元件a(221)和次级第二导电元件b(222)分别引出导线与负载相连。

2.根据权利要求1所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的第一摩擦层(11)为由两种具有摩擦电极序差异的编织物材料编织而成的柔性绝缘材料,两种编织物材料的宽度相同;两种编织物材料的宽度由第二导电元件(22)的单个格状电极的大小决定,或等于第二导电元件(22)中单个格状电极的边长;所述第二摩擦层(21)为柔性绝缘材料。

3.根据权利要求1或2所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的第一摩擦层(11)中条状绝缘编织材料的宽度为0.1cm-10cm,第二导电元件(22)中单个格状电极的边长为0.1cm-10cm。

4.根据权利要求1或2所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的上绝缘隔离层(13)和下绝缘隔离层(23)的厚度为0.01-10mm;所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)的厚度为10-100μm;所述的第一摩擦层(11)和第二摩擦层(21)的厚度为0.01-10mm。

5.根据权利要求3所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的上绝缘隔离层(13)和下绝缘隔离层(23)的厚度为0.01-10mm;所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)的厚度为10-100μm;所述的第一摩擦层(11)和第二摩擦层(21)的厚度为0.01-10mm。

6.根据权利要求1、2或5所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的上绝缘隔离层(13)和下绝缘隔离层(23)为柔性可弯曲的绝缘薄层,由高分子聚合物材料制成,为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚醋酸乙烯酯PVA或聚氯乙烯PVC;

所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)为弹性拉伸可变的柔性导电材料,为导电胶、石墨烯、金属或合金;

所述的第一摩擦层(11)中包含两种编织物材料,二者具有摩擦电极序差异,其中一种选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、聚酰胺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、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、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、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜和丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜;另一种选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA和聚乙烯吡咯烷酮PVP;

所述的第二摩擦层(21)的材料选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚氯乙烯PVC中的任意一种。

7.根据权利要求3所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的上绝缘隔离层(13)和下绝缘隔离层(23)为柔性可弯曲的绝缘薄层,由高分子聚合物材料制成,为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚醋酸乙烯酯PVA或聚氯乙烯PVC;

所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)为弹性拉伸可变的柔性导电材料,为导电胶、石墨烯、金属或合金;

所述的第一摩擦层(11)中包含两种编织物材料,二者具有摩擦电极序差异,其中一种选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、聚酰胺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、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、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、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜和丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜;另一种选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA和聚乙烯吡咯烷酮PVP;

所述的第二摩擦层(21)的材料选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚氯乙烯PVC中的任意一种。

8.根据权利要求4所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的上绝缘隔离层(13)和下绝缘隔离层(23)为柔性可弯曲的绝缘薄层,由高分子聚合物材料制成,为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚醋酸乙烯酯PVA或聚氯乙烯PVC;

所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)为弹性拉伸可变的柔性导电材料,为导电胶、石墨烯、金属或合金;

所述的第一摩擦层(11)中包含两种编织物材料,二者具有摩擦电极序差异,其中一种选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、聚酰胺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、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、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、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜和丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜;另一种选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA和聚乙烯吡咯烷酮PVP;

所述的第二摩擦层(21)的材料选自聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚氯乙烯PVC中的任意一种。

9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)是利用磁控溅射方法在覆有掩膜板的柔性衬底上镀成或通过将刻蚀好的导电薄膜直接贴附在柔性衬底上制成,所述的掩膜板由预先设计的网格形状经过激光切割加工制成。

10.根据权利要求6所述的全方位多模式收集机械能的柔性可穿戴摩擦纳米发电机,其特征在于,所述的第一导电元件(12)和第二导电元件(22)是利用磁控溅射方法在覆有掩膜板的柔性衬底上镀成或通过将刻蚀好的导电薄膜直接贴附在柔性衬底上制成,所述的掩膜板由预先设计的网格形状经过激光切割加工制成。

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