具有嵌入式电极结构的摩擦发电机及氧化锌发电机的制作方法_2

文档序号:9379520阅读:来源:国知局
图2为本发明提供的第一薄膜层实施例二的截面结构示意图,如图2所示,第一薄 膜层由第一电极201和第一聚合物薄膜204组成。第一电极201包含第一外电极层202和 两层第一内电极分层203,其中,第一外电极层202位于第一聚合物薄膜204表面,作为摩擦 发电机的输出电极,两层第一内电极分层203位于第一聚合物薄膜204内部,也就是说在第 一聚合物薄膜204内部嵌入了两层第一内电极分层203,而第一外电极层202与这两层第一 内电极分层203电性连接。
[0043] 由于第一聚合物薄膜204内部嵌入了两层第一内电极分层203,与第一薄膜层实 施例一相比,本实施例使第一电极201与第一聚合物薄膜204的接触面积得到了更进一步 增加,使第一薄膜层中的第一电极201在静电感应原理下产生了更多的感应电荷量,进一 步提高了摩擦发电机的输出电流及发电效率。
[0044] 参照第一薄膜层实施例一和实施例二,可以根据设计及性能需要在第一聚合物薄 膜204内设置更多层的第一内电极分层203,此处不做限定。
[0045] 图3为本发明提供的第一薄膜层实施例三的截面结构示意图,如图3所示,第一薄 膜层由第一电极301和第一聚合物薄膜302组成。第一电极301朝向第一聚合物薄膜302 的一侧表面具有多个第一凸起部303,第一聚合物薄膜302朝向第一电极301的一侧表面 具有多个第一凹陷部304,多个第一凸起部303嵌入到多个第一凹陷部304中。其中,多个 第一凸起部303为棱锥状,本发明对棱锥的棱数不做限定,可以为三棱锥、四棱锥等,多个 第一凸起部303的截面为三角形。多个第一凸起部303与多个第一凹陷部304的设置增加 了第一电极301与第一聚合物薄膜302的接触面积,进而增加了第一薄膜层中的第一电极 301在静电感应原理下产生的感应电荷量,提高了摩擦发电机的输出电流及发电效率。
[0046] 图4为本发明提供的第一薄膜层实施例四的截面结构示意图,如图4所示,第一薄 膜层由第一电极401和第一聚合物薄膜402组成。第一电极401朝向第一聚合物薄膜402 的一侧表面具有多个第一凸起部403,第一聚合物薄膜402朝向第一电极401的一侧表面具 有多个第一凹陷部404,多个第一凸起部403嵌入到多个第一凹陷部404中。其中,多个第 一凸起部403为棱柱状,本发明对棱柱的棱数不做限定,可以为三棱柱、四棱柱等,多个第 一凸起部403的截面为矩形。多个第一凸起部403与多个第一凹陷部404的设置增加了第 一电极401与第一聚合物薄膜402的接触面积,进而增加了第一薄膜层中的第一电极401 在静电感应原理下产生的感应电荷量,提高了摩擦发电机的输出电流及发电效率。
[0047] 另外,多个第一凸起部403可以是阵列排布,也可以不是阵列排布。多个第一凸起 部403的截面还可以为梯形、正方形等形状,多个第一凸起部403与多个第一凹陷部404的 具体设置与截面形状可以根据实际需要设置,此处不做具体限定。
[0048] 其中,上述第一薄膜层实施例一和实施例二中的第一外电极层和第一内电极分层 的材料及第一薄膜层实施例三和实施例四中的第一电极的材料选自铟锡氧化物、石墨烯、 银纳米线膜、金属或合金。其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或 隹凡;合金是错合金、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、锦合金、祕合金、铟合金、镓合金、妈合金、钼合金、银合金或钽合金。
[0049] 其中,上述所有实施例中的第一聚合物薄膜的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、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、聚甲基薄膜,甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚 酯薄膜、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、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
[0050] 下面分别对第一薄膜层实施例一和第一薄膜层实施例四的制备方法进行具体介 绍。
[0051] 其中,第一薄膜层实施例一的制备方法为:
[0052] 步骤1 :通过旋涂工艺在模板上制备聚合物薄膜,加热固化后,在聚合物薄膜的外 侧表面四周粘贴掩膜。
[0053] 步骤2 :通过磁控溅射工艺在经步骤1得到的聚合物薄膜的外表面上沉积金属,得 到第一内电极分层,或者直接在经步骤1得到的聚合物薄膜的外表面上粘贴已单独完成制 备的第一内电极分层。
[0054] 步骤3 :在第一内电极分层上粘连掩膜,作为与第一外电极层的连接位置。
[0055] 步骤4 :取下聚合物薄膜外侧表面四周所粘贴的掩膜,再次通过旋涂工艺涂覆聚 合物薄膜并加热固化。
[0056] 步骤5 :取下第一内电极分层上粘连的掩膜,通过磁控溅射工艺制备第一外电极 层,从而完成了第一薄膜层实施例一的制备。
[0057] 第一薄膜层实施例四的制备方法为:
[0058] 步骤1 :通过旋涂工艺在模板上制备聚合物薄膜,并加热固化。
[0059] 步骤2 :在经步骤1得到的聚合物薄膜外侧表面上粘贴掩膜,之后通过刻蚀工艺在 聚合物薄膜上刻蚀出多个第一凹陷部。
[0060] 步骤3 :通过磁控溅射工艺在多个第一凹陷部内沉积金属,当沉积在多个第一凹 陷部内的金属的外侧表面与聚合物薄膜的外侧表面处于同一水平面时,停止磁控溅射,得 到多个第一凸起部。
[0061] 步骤4 :取下聚合物薄膜外侧表面所粘贴的掩膜,再次通过磁控溅射工艺沉积金 属,得到第一电极,从而完成了第一薄膜层实施例四的制备。
[0062] 根据本发明提供的技术方案,第二薄膜层至少包含第二电极,第一电极和第二电 极为摩擦发电机的输出电极。当第二薄膜层只包含第二电极时,该摩擦发电机为三层结构 的摩擦发电机。当第二薄膜层除了包含第二电极还包含第二聚合物薄膜时,第二聚合物薄 膜设置在第二电极与第一薄膜层相对的一侧表面上,该摩擦发电机为四层结构的摩擦发电 机。另外,该摩擦发电机还可为五层结构的摩擦发电机,此时该摩擦发电机还包括居间层, 其中,居间层设置在第一薄膜层和第二薄膜层之间。
[0063] 下面通过具体实施例对本发明提供的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机进行具 体介绍。
[0064] 图5为本发明提供的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机实施例一的截面结构示 意图,如图5所示,该摩擦发电机包括:第一薄膜层和第二薄膜层。第一薄膜层由第一电极 101和第一聚合物薄膜104组成,在第一薄膜层中,第一电极101的部分结构嵌入至第一聚 合物薄膜104中。第二薄膜层包含第二电极105。第一电极101和第二电极105为摩擦发 电机的输出电极,此时的摩擦发电机为三层结构的摩擦发电机。
[0065] 如图5所示,本实施例中的第一薄膜层为本发明提供的第一薄膜层实施例一,由 于在第一聚合物薄膜104内部嵌入了一层第一内电极分层103,而第一外电极层102与这一 层第一内电极分层103电性连接,从而增加了第一电极101与第一聚合物薄膜104的接触 面积。当第一薄膜层的第一聚合物薄膜104和第二电极105相互接触产生摩擦作用时,增 加了第一电极101产生的感应电荷量,提高了摩擦发电机的输出电流及发电效率。
[0066] 本发明还提供了具有嵌入式电极结构的摩擦发电机实施例二,如图6所示,摩擦 发电机实施例二与摩擦发电机实施例一的区别在于:第一薄膜层采用的是本发明提供的第 一薄膜层实施例二,由于第一聚合物薄膜204内部嵌入了两层第一内电极分层203,与摩擦 发电机实施例一相比,本实施例使第一电极201与第一聚合物薄膜204的接触面积得到了 更进一步增加,当第一薄膜层中的第一聚合物薄膜204和第二电极205相互接触产生摩擦 作用时,第一电极201上产生了更多的感应电荷,进一步提高了摩擦发电机的输出电流及 发电效率。
[0067] 本发明还提供了具有嵌入式电极结构的摩擦发电机实施例三,如图7所示,摩擦 发电机实施例三与摩擦发电机实施例一的区别在于:第一薄膜层采用的是本发明提供的第 一薄膜层实施例三,第一电极301朝向第一聚合物薄膜302的一侧表面具有多个第一凸起 部303,第一聚合物薄膜302朝向第
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