[实用新型]用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及摩擦发电领域，特别涉及一种用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机。

背景技术

近年来，摩擦发电机以其简单的制作工艺及广泛的应用前景受到越来越多的科研工作者的关注。摩擦发电机在受到外力时通过聚合物之间的摩擦而产生的电荷形成电势差，电势差与压力的大小相关。由于摩擦发电机的这种特性，其输出能量具有高电压低电流的特点，这在很大程度上限制了摩擦发电机的应用。

另外，某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，这种现象叫做压电效应。依据电介质压电效应研制的一类发电机称为压电发电机。压电发电机是一种广泛应用的发电机，利用压电材料的特性将压力转化为电能。与摩擦发电机不同，压电发电机的输出电压较小但具有相对较高的输出电流，且稳定性较好。

目前，对于外界环境中的机械能(如振动等)一般都是单独采用摩擦发电机或压电发电机进行收集，但是，由于单独的摩擦发电机或压电发电机都具有各自的局限性，在对输出电压、输出电流要求较高的应用环境中无法单独适用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机，用以解决现有技术的摩擦发电机或压电发电机在对输出电压、输出电流要求较高的应用环境中无法单独使用的问题。

本实用新型提供了一种用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜，包括：高分子聚合物基底层以及至少一个压电支撑元件，其中，高分子聚合物基底层的第一侧表面和/或第二侧表面上设置有至少一个凹槽，至少一个压电支撑元件设置在至少一个凹槽中。

优选的，高分子聚合物基底层的第一侧表面上设置的凹槽数量为多个，每个凹槽中分别设置一个压电支撑元件，且多个凹槽进一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于该凹槽中设置的压电支撑元件的高度，第二凹槽的深度小于该凹槽中设置的压电支撑元件的高度；和/或，高分子聚合物基底层的第二侧表面上设置的凹槽数量为多个，每个凹槽中分别设置一个压电支撑元件，且多个凹槽进一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于该凹槽中设置的压电支撑元件的高度，第二凹槽的深度小于该凹槽中设置的压电支撑元件的高度。

优选的，在高分子聚合物基底层的第一侧表面上设置的第一凹槽和第二凹槽相邻交替排布；和/或，在高分子聚合物基底层的第二侧表面上设置的第一凹槽和第二凹槽相邻交替排布。

本实用新型还提供了一种摩擦发电机，包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，第一高分子聚合物绝缘层包括：上述的压电聚合物复合膜；第一电极层和/或第二电极层作为摩擦发电机的电能输出端。

优选的，摩擦发电机进一步包括：设置在第一高分子聚合物绝缘层和第二电极层之间的第二高分子聚合物绝缘层。

优选的，第二高分子聚合物绝缘层包括：上述的压电聚合物复合膜。

优选的，摩擦发电机进一步包括：设置在第二高分子聚合物绝缘层和第一高分子聚合物绝缘层之间的居间电极层，其中，第一电极层、第二电极层和/或居间电极层作为摩擦发电机的电能输出端。

优选的，摩擦发电机进一步包括：第三高分子聚合物绝缘层，其中，第三高分子聚合物绝缘层设置在第二高分子聚合物绝缘层和第一高分子聚合物绝缘层之间；或者，第三高分子聚合物绝缘层设置在第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层之间。

优选的，第三高分子聚合物绝缘层包括：上述的压电聚合物复合膜。

优选的，摩擦发电机中相互接触的两个表面中的至少一个表面上设置有凸起结构。

在本实用新型提供的用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机中，通过在高分子聚合物基底层的凹槽中设置压电支撑元件，并将其作为摩擦界面与其它表面进行摩擦，不仅能够使压电支撑元件对高分子聚合物基底层的凹槽部位更好的施加压力，产生形变，而且由于压电支撑元件本身具有良好的弹性，从而能够使摩擦界面更好的分离，进而使单位面积上的能量收集和输出效率得到了提高；同时，通过将压电发电和摩擦发电两种方式结合，使单位面积上的能量收集和输出效率得到了提高。而且，本实用新型提供的应用压电聚合物复合膜的摩擦发电机结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1至图11示出了本实用新型实施例一提供的用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜的多种结构示意图；