一种摩擦发电装置及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到能源设备的技术领域，尤其涉及到一种摩擦发电装置及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现有的摩擦发电装置如图1所示:其包含配重10，设置在配重上的上电极，设置在上电极上的高分子绝缘层20，还包括与高分子绝缘层20相对的下电极30，且下电极30与配重10之间通过弹性支撑装置40连接。在使用时，下电极30与高分子绝缘层20之间的摩擦作用及静电诱导效应，相当于一个电池结构。这种装置可以将机械能转化为电能，具有广泛的应用前景。这种装置利用的是两种材料表面摩擦，使其中一种材料获得电子，另外一种材料失去电子，从而在摩擦时产生电能，但现有技术中的摩擦发电装置效率比较低。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种摩擦发电装置及其制备方法，用以提高摩擦发电装置的发电效率。
[0004]本发明提供了一种摩擦发电装置，该装置包括相对而置的第一基板及第二基板，且所述第一基板及所述第二基板之间通过多个弹性柱支撑，其中，沿所述第一基板指向所述第二基板的方向，所述第一基板朝向第二基板的一面层叠设置有第一导电电极及绝缘高分子膜层；所述第二基板朝向所述第一基板的一面设置有感光树脂层，所述感光树脂层具有曝光形成的凹凸形结构，还包括覆盖在所述感光树脂层上的凹凸形结构上形成具有凹凸形结构面的第二导电电极。在上述技术方案中，通过采用在第二电极及绝缘高分子膜层上相对的两个面上的至少一个面上形成凹凸形结构的面，从而使得第一基板及第二基板相对运动时，增加了第二电极及绝缘高分子膜层摩擦时的摩擦力，从而提高了整个摩擦装置在摩擦发电时的效率。
[0005]优选地，所述绝缘高分子膜层朝向所述第二导电电极的一面具有凹凸形结构。在绝缘高分子膜层上形成凹凸形结构来提高摩擦力。
[0006]优选地，所述第一电极及所述第二电极之间具有感光树脂层，所述感光树脂层具有曝光形成的凹凸形结构，所述第二导电电极覆盖在所述感光树脂层上的凹凸形结构上形成具有凹凸形结构的面。在第二导电电极上形成凹凸形结构来提高摩擦力。
[0007]优选地，所述第一基板及第二基板至少一个为聚酰亚胺柔性基板。
[0008]优选地，每个弹性柱包含第一弹性柱及与第一弹性柱连接的第二弹性柱，其中所述第一弹性柱与第二弹性柱的接触面积小于第二弹性柱的横截面积。通过两个弹性柱来提高弹性恢复力。
[0009]优选地，所述弹性柱为弹性树脂材料制作的柱体。具有较佳的弹性恢复性能。
[0010]优选地，还包括封框胶，所述封框胶将所述相对而置的第一基板及第二基板密封，所述封框胶采用具有弹性形变的胶体。提高了密封效果，进而提高了整个装置的稳定性。
[0011]本发明还提供了一种摩擦发电装置的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0012]形成第一基板；
[0013]在第一基板上形成第一导电电极；
[0014]在第一导电电极上形成绝缘高分子膜层；
[0015]形成第二基板；
[0016]在第二基板上形成感光树脂层；
[0017]在所述感光树脂层上曝光形成具有凹凸形结构的表面，在所述凹凸形结构上溅射金属形成第二导电电极；
[0018]将第一基板及第二基板相对而置，并通过弹性柱支撑；所述绝缘高分子膜层与所述第二导电电极相对而置。
[0019]在上述技术方案中，通过设置的凹凸形结构增加了摩擦发电装置在摩擦时的摩擦力，进而提高了摩擦发电装置的发电效率。
[0020]还包括:在所述绝缘高分子膜层上通过等离子体处理形成具有凹凸形结构的面。在绝缘高分子膜层上形成凹凸形结构来提高摩擦面积。
[0021]优选地，所述形成第一基板及形成第二基板包括:
[0022]在玻璃基板上形成第一聚酰亚胺柔性基板；
[0023]在玻璃基板上形成第二聚酰亚胺柔性基板。
[0024]优选地，还包括通过封框胶将相对而置的第一基板及第二基板密封。提高了密封效果，进而提高了整个装置的稳定性。
[0025]优选地，还包括将第一基板及第二基板上的玻璃基板剥离。
【附图说明】
[0026]图1为现有技术中摩擦发电装置的结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例提供的摩擦发电装置的结构示意图；
[0028]图3为本发明实施例提供的摩擦发电装置的另一种结构示意图；
[0029]图4a?图41为图3提供的摩擦发电装置的制备流程图。
[0030]附图标记:
[0031]10-配重20-高分子绝缘层30-下电极
[0032]40-弹性支撑装置1-第一基板2-第一导电电极
[0033]3-绝缘高分子膜层31-凹凸形结构4-弹性柱
[0034]41-第一弹性柱42-第二弹性柱5-封框胶
[0035]6-第二基板7-感光树脂层71-凹凸形结构
[0036]8-第二导电电极
【具体实施方式】
[0037]为了提高摩擦发电装置的发电效率，本发明实施例提供了一种摩擦发电装置，在本发明的技术方案中，通过采用在绝缘高分子膜层及第二导电电极相对的两个面中的至少一个面上形成凹凸形结构，从而提高了在两个基板在相对运动时的摩擦力，进而提高了摩擦发电的效率。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下以非限制性的实施例为例对本发明作进一步详细说明。
[0038]如图2及图3所示，图2及图3示出了不同结构的摩擦发电装置的示意图。
[0039]本发明实施例提供了一种摩擦发电装置，该装置包括相对而置的第一基板I及第二基板6，且第一基板I及第二基板6之间通过多个弹性柱4支撑，其中，沿第一基板I指向第二基板6的方向，第一基板I朝向第二基板6的一面层叠设置有第一导电电极2及绝缘高分子膜层3 ;第二基板6朝向第一基板I的一面设置有感光树脂层7，所述感光树脂层7具有曝光形成的凹凸形结构71，还包括覆盖在所述感光树脂层7上的凹凸形结构71上形成具有凹凸形结构面的第二导电电极8。
[0040]在上述实施例中，通过采用在第二电极及绝缘高分子膜层3上相对的两个面上的至少一个面上形成凹凸形结构的面，从而使得第一基板I及第二基板6相对运动时，增加了第二电极及绝缘高分子膜层3摩擦时的摩擦力，从而提高了整个摩擦装置在摩擦发电时的效率，并且通过在感光树脂层7上形成凹凸形结构71，并通过溅射的方式在凹凸形结构上形成第二导电电极8从而方便了第二导电电极8形成，简化了第二导电电极8在形成凹凸形结构时的难度。此外，由于感光树脂层7具有一定的韧性，这样使得覆盖在感光树脂层7上的第二导电电极8也具有一定的延展性，更好的与绝缘高分子膜层3接触，增大摩擦面积，提高摩擦效率。
[0041]为了方便对本发明实施例提供的摩擦发电装置的理解，下面以结合优选实施例及附图对其结构进行详细的描述。
[0042]在上述描述中提到的且绝缘高分子膜层3上及第二导电电极8上相对的两个面中，至少有一个面为具有凹凸形结构的面。可以采用不同的结构来实现，即既可以采用一个面上设置凹凸形结构，也可以两个面上同时采用凹凸形结构。
[0043]实施例1
[0044]如图2所示，图2示出了本发明实施例提供的摩擦发电装置的一种结构。在本实施例中，采用一个面上形成凹凸形结构31，以增大摩擦发电装置的两个基板在运动时的摩擦力。
[0045]优选地，其结构包含两个相对设置的第一基板I及第二基板6，且第一基板I及第二基板6之间通过多个弹性柱4支撑，其中，沿第一基板I指向第二基板6的方向，第一基板I朝向第二基板6的一面层叠设置有第一导电电极2及绝缘高分子膜层3 ;第二基板6朝向第一基板I的一面设置有第二导电电极8 ;且第二导电电极8朝向绝缘高分子膜层3的一面设置有凹凸形结构，从而提高了绝缘高分子膜层3与第二导电电极8摩擦时的摩擦力，进而提高了摩擦发电装置的发电效率。
[0046]此外，在采用上述第二导电电极8形成凹凸形结构时，由于第二导电电极8为金属层，在其表面形成凹凸形结构比较困难，因此，本实施例通过采用以下结构来形成凹凸形结构，优选地，第二基板6及第二导电电极8之间具有感光树脂层7，感光树脂层7具有曝光形成的凹凸形结构，第二导电电极8覆盖在感光树脂层7上的凹凸形结构上形成具有凹凸形结构的面。在优选制作时，首先在第二基板6上形成感光树脂层7，之后通过曝光工艺在感光树脂层7上形成凹凸形结构，在通过溅射工艺在凹凸形结构上溅射金属，形成第二导电电极8层，从而使得第二导电电极8能够具有凹凸形结构，以增加绝缘高分子膜层3与第二导电电极8摩擦时的摩擦面积。
[0047]其中的第一基板I及第二基板6至少一个为聚酰亚胺柔性基板。通过采用聚酰亚胺柔性基板作为支撑整个摩擦发电装置的基板。
[0048]其中的弹性柱4作为一个提供恢复力的部件，在第一基板I或第二基板6中的至少一个基板受到外力相对运动时，弹性柱4被压缩，绝缘高分子膜层3及第二导电电极8摩擦并发电，完成这个过程后，当外力撤销后，弹性柱4在自身弹性力的作用下回复到初始状态，从而带动第一基板I及第二基板6恢复到初始位置。其中的弹性柱4可以选择不同的弹性装置来提供，既可以采用压簧，也可以采用具有弹性性能的材料制作的柱体，如弹性金属、橡胶等，较佳的，弹性柱4为弹性树脂制作的柱体。优选地，在弹性柱4的设置方面，较佳的如图2所示，分别设置在第一导电电极2的两侧，从而使得第一基板I及第二基板6在受外力时，两端的基板能够承受弹性柱4提供的相同的阻力，从而保证第一基板I及第二基板6在运动时，不会发生倾斜，使得绝缘高分子膜层3及第二导电电极8相对的两个面在接触时，能够使得两个平面能够整体接触，提高了摩擦时的接触面积，进而增大摩擦力。对于弹性柱4的优选结构，每个弹性柱4包含第一弹性柱41及与第一弹性柱41连接的第二弹性柱42，其中第一弹性柱41与第二弹性柱42的接触面积小于第二弹性柱42的横截面积，较佳的，第一弹性柱体41及第二弹性柱体42均为圆柱体，即第一弹性柱41的直径小于第二弹性柱42的直径。将弹性柱4分成两部分降低了弹性柱4的制作难度，由于现有工艺无法将弹性柱做的很厚，两部分保证了工艺的可实现性，一大一小保证了两部分对位时不会发生偏差，同时，也保证了支撑柱能够具有较佳的支撑强度，在优选使用时，当第一基板I或第二基板6受到外力时，第一弹性支撑柱发生较大的形变量，第二支撑住发生较小的形变。
[0049]此外，本实施例提供的摩擦发电装置还包含将第一基板I及第二基板6密封的封框胶5，通过封框胶5将第一基板I及第二基板6密封，从而形成一个密封装置。保证设置在两个基板之间的部件避免受到外界的腐蚀影响，提高整个摩擦发电装置的稳定性。其中的封框胶5采用具有弹性形变的胶体，如橡胶等。采用聚酰亚