[发明专利]一种摩擦发电机及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米发电技术领域，提供了一种摩擦发电机及其制备方法，摩擦发电机包括发电单元和柔性包覆层，发电单元包括第一电极层、摩擦层、第二电极层，第一电极层、摩擦层、第二电极层由可拉伸材料制备，摩擦层与第二电极层之间具有空气层；柔性包覆层由可拉伸材料制备，且柔性包覆层包覆于发电单元外侧以将发电单元密封。上述摩擦发电机能够进行任意扭曲、拉伸等变形，上述摩擦发电机的受力方式也是多种多样的，可以利用多种运动形式的能量，其适用性较好。并且，发电单元的外侧包覆有由可拉伸材料制备的柔性包覆层，进而能够将整个发电单元密封，其防水性较好。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种摩擦发电机及其制备方法。

背景技术

目前，随着可拉伸电子器件和可穿戴电子器件的飞速发展，人们急需一种用于可拉伸电子器件和可穿戴电子器件的供能器件，并且，随着能源问题和环境问题的日益突出，一种可以收集周围环境能量的可拉伸能源器件作为可拉伸电子器件和可穿戴电子器件的供能器件有着重要的意义，而摩擦发电机作为一种新型的发电装置，其利用摩擦效应和静电感应效应能够将及其微小的机械能转换为能够利用的电能，如水的运动、风的运动、日常生活中物体的运动、人体的运动等等都可以成为摩擦电发电机的动力源，因此，摩擦发电机能够成为用于可拉伸电子器件和可穿戴电子器件的一种品质优良的供能器件。

但是，目前的摩擦发电机中，具备可拉伸性能的摩擦发电机通常只能收集一种运动形式的能量，进而降低了摩擦发电机的适用性，并且，现有摩擦发电机并不防水。

因此，如何提供一种能够防水并且适用性好的摩擦发电机是本领域技术人员亟需解决的技术问题之一。

发明内容

本发明提供了一种摩擦发电机及其制备方法，该摩擦发电机的防水性能好，且该摩擦发电机具有高度的柔性，可拉伸性能好，进而提高其适用性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种摩擦发电机，包括发电单元和柔性包覆层，其中：

发电单元包括第一电极层、摩擦层、第二电极层，其中所述第一电极层、摩擦层、第二电极层由可拉伸材料制备，所述摩擦层与第二电极层之间具有空气层，且所述第一电极层形成于所述摩擦层背离所述第二电极层的一侧表面；

所述柔性包覆层由可拉伸材料制备，且所述柔性包覆层包覆于所述发电单元外侧以将所述发电单元密封。

上述摩擦发电机中，发电单元中的第一电极层、第二电极层、摩擦层均由可拉伸的材料制备，并且，包覆在发电单元外侧的柔性包覆层也由可拉伸材料制备，因此，上述摩擦发电机能够进行任意扭曲、拉伸等变形，当摩擦发电机发生变形时，发电单元利用第二电极层与摩擦层之间的摩擦效应以及静电感应效应等把极其微小的机械能转化为电能，上述摩擦发电机的变形方式多种多样，因此上述摩擦发电机的受力方式也是多种多样的，只要能够使摩擦发电机发生变形即可，因此，其可以利用多种运动形式的能量，其适用性较好。并且，发电单元的外侧包覆有由可拉伸材料制备的柔性包覆层，进而能够将整个发电单元密封，其防水性较好。

优选地，所述第一电极层和第二电极层的制备材料为由碳黑材料和液态的硅胶材料混合后固化得到的可拉伸材料，且，碳黑材料与硅胶材料的质量比为1:5～1:15。

优选地，所述导电复合材料中，碳黑材料与硅胶材料的质量比为1:12。

优选地，所述柔性包覆层为由硅胶材料制备的柔性包覆层，且所述第一电极层与所述柔性包覆层粘结，所述第二电极层与所述柔性包覆层粘接。

优选地，所述发电单元具有长方体结构，且沿所述发电单元的厚度方向，所述第一电极层、摩擦层、第二电极层依次排列。

优选地，所述发电单元具有圆柱体结构，所述第二电极层为圆柱状结构，且所述摩擦层为与所述第二电极层同轴设置的圆筒结构，所述第一电极层为与所述第二电极层同轴的圆筒状结构。