部分结构嵌入至第一聚合物薄膜中的方式可以有许多种。具体地 说，第一电极包含第一外电极层和至少一层第一内电极分层，第一外电极层位于第一聚合 物薄膜表面，作为氧化锌发电机的输出电极，至少一层第一内电极分层位于第一聚合物薄 膜内部，第一外电极层与至少一层第一内电极分层电性连接；或者，第一电极朝向第一聚合 物薄膜的一侧表面具有多个第一凸起部，第一聚合物薄膜朝向第一电极的一侧表面具有多 个第一凹陷部，多个第一凸起部嵌入到多个第一凹陷部中。
[0079] 图14为本发明提供的具有嵌入式电极结构的氧化锌发电机实施例的截面结构示 意图，如图14所示，该氧化锌发电机包括：依次层叠设置的第一薄膜层、氧化锌纳米线阵列 1001、第二电极1002和基底1003,其中，第一薄膜层由第一电极101和第一聚合物薄膜104 组成，第一聚合物薄膜104与氧化锌纳米线阵列1001接触。第一薄膜层为氧化锌发电机中 覆盖在氧化锌纳米线阵列1001上的一层感应电极层。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。其中，第一薄膜层可以采用本发明提供的第一薄膜 层实施例一至实施例四中的任一种。此时，第一电极101和第二电极1002为氧化锌发电机 的输出电极。
[0080] 如图14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，增加了产生的感应电荷量，提高了氧化锌发电机的输出电流及发电效率。
[0081] 为了更加清晰直观地了解本发明提供的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机的优 越性能，在室温及室压环境下，将本发明提供的摩擦发电机实施例九和与其对应的原始结 构的摩擦发电机进行对比测试，其中，与摩擦发电机实施例九相对应的原始结构的摩擦发 电机的截面结构如图15所示，原始结构的摩擦发电机由第一电极1101、第一聚合物薄膜 1102、第二聚合物薄膜1103和第二电极1104组成，其中第一电极1101和第一聚合物薄膜 1102层叠设置，第二聚合物薄膜1103和第二电极1104层叠设置。摩擦发电机实施例九与 原始结构的摩擦发电机的尺寸均为4. 5cmX6. 5cm，且相对应的各层选用的材料也相同。
[0082] 具体的测试内容为：在测试频率为2Hz (即按压摩擦发电机的频率）下测试上述两 个摩擦发电机在不同测试压力情况下获得的开路电压和短路电流，图16为两个摩擦发电 机开路电压的测试数据，图17为两个摩擦发电机短路电流的测试数据，图16和图17的测 试结果可以总结为表一。从表一中可清晰地看出在不同测试压力，与原始结构的摩擦发电 机相比，摩擦发电机实施例九的开路电压和短路电流都得到了明显提高。
[0083] 表一：开路电压及短路电流的测试数据
[0085] 根据本发明提供的技术方案，摩擦发电机及氧化锌发电机都包括由第一电极和第 一聚合物薄膜组成的第一薄膜层，并将第一电极的部分结构嵌入至第一聚合物薄膜的内 部，从而增加了第一电极和第一聚合物薄膜的接触面积，进而增加了第一薄膜层在静电感 应原理下产生的感应电荷量，提高了摩擦发电机和氧化锌发电机的输出电流及发电效率。
[0086] 最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术 人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技 术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，包括：层叠设置的第一薄膜 层和第二薄膜层； 所述第一薄膜层由第一电极和第一聚合物薄膜组成，其中，所述第一聚合物薄膜与所 述第二薄膜层相对设置的两个表面之间形成摩擦界面； 在所述第一薄膜层中，所述第一电极的部分结构嵌入至所述第一聚合物薄膜中。2. 根据权利要求1所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第一 电极包含第一外电极层和至少一层第一内电极分层； 所述第一外电极层位于所述第一聚合物薄膜表面，作为摩擦发电机的输出电极； 所述至少一层第一内电极分层位于所述第一聚合物薄膜内部； 所述第一外电极层与所述至少一层第一内电极分层电性连接。3. 根据权利要求1所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第一 电极朝向所述第一聚合物薄膜的一侧表面具有多个第一凸起部；所述第一聚合物薄膜朝向 所述第一电极的一侧表面具有多个第一凹陷部；所述多个第一凸起部嵌入到所述多个第一 凹陷部中。4. 根据权利要求3所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第一 凸起部为棱柱状或棱锥状。5. 根据权利要求1-4任一项所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于， 所述第二薄膜层至少包含第二电极；所述第一电极和所述第二电极为所述摩擦发电机的输 出电极。6. 根据权利要求5所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第二 薄膜层还包含第二聚合物薄膜，所述第二聚合物薄膜设置在所述第二电极与所述第一薄膜 层相对的一侧表面上。7. 根据权利要求6所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，在所述第 二薄膜层中，所述第二电极的部分结构嵌入至所述第二聚合物薄膜中。8. 根据权利要求7所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第二 电极包含第二外电极层和至少一层第二内电极分层； 所述第二外电极层位于所述第二聚合物薄膜表面，作为摩擦发电机的输出电极； 所述至少一层第二内电极分层位于所述第二聚合物薄膜内部； 所述第二外电极层与所述至少一层第二内电极分层电性连接。9. 根据权利要求7所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第二 电极朝向所述第二聚合物薄膜的一侧表面具有多个第二凸起部；所述第二聚合物薄膜朝向 所述第二电极的一侧表面具有多个第二凹陷部；所述多个第二凸起部嵌入到所述多个第二 凹陷部中。10. 根据权利要求9所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在于，所述第二 凸起部为棱柱状或棱锥状。11. 根据权利要求1-10任一项所述的具有嵌入式电极结构的摩擦发电机，其特征在 于，还包括：居间层；所述居间层设置在所述第一薄膜层和所述第二薄膜层之间。12. -种具有嵌入式电极结构的氧化锌发电机，其特征在于，包括：依次层叠设置的第 一薄膜层、氧化锌纳米线阵列、第二电极和基底；其中， 所述第一薄膜层由第一电极和第一聚合物薄膜组成，其中所述第一聚合物薄膜与所述 氧化锌纳米线阵列接触；所述第一薄膜层为氧化锌发电机中覆盖在所述氧化锌纳米线阵列 上的一层感应电极层； 在所述第一薄膜层中，所述第一电极的部分结构嵌入至所述第一聚合物薄膜中； 所述第一电极和所述第二电极为所述氧化锌发电机的输出电极。13. 根据权利要求12所述的具有嵌入式电极结构的氧化锌发电机，其特征在于，所述 第一电极包含第一外电极层和至少一层第一内电极分层； 所述第一外电极层位于所述第一聚合物薄膜表面，作为氧化锌发电机的输出电极； 所述至少一层第一内电极分层位于所述第一聚合物薄膜内部； 所述第一外电极层与所述至少一层第一内电极分层电性连接。14. 根据权利要求12所述的具有嵌入式电极结构的氧化锌发电机，其特征在于，所述 第一电极朝向所述第一聚合物薄膜的一侧表面具有多个第一凸起部；所述第一聚合物薄膜 朝向所述第一电极的一侧表面具有多个第一凹陷部；所述多个第一凸起部嵌入到所述多个 第一凹陷部中。15. 根据权利要求12所述的具有嵌入式电极结构的氧化锌发电机，其特征在于，所述 第一凸起部为棱柱状或棱锥状。
【专利摘要】本发明公开了一种具有嵌入式电极结构的摩擦发电机及氧化锌发电机，其中，具有嵌入式电极结构的摩擦发电机包括：层叠设置的第一薄膜层和第二薄膜层；第一薄膜层由第一电极和第一聚合物薄膜组成，其中，第一聚合物薄膜与第二薄膜层相对设置的两个表面之间形成摩擦界面；在第一薄膜层中，第一电极的部分结构嵌入至第一聚合物薄膜中。该具有嵌入式电极结构的摩擦发电机增加了第一电极和第一聚合物薄膜的接触面积，从而增加了第一薄膜层产生的感应电荷量，提高了摩擦发电机的输出电流及发电效率。
【IPC分类】H02N1/04
【公开号】CN105099258
【申请号】CN201510423294
【发明人】王珊, 付晓玥, 王小雄, 冯顺, 赵豪
【申请人】纳智源科技（唐山）有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月17日