[发明专利]一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法

说明书

本发明提供一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法，该摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。本发明中，在摩擦电极的摩擦面设置粗糙的复合层，以增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，导电膜层能够与输出电极形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，能够提高压力传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及摩擦发电技术领域，尤其涉及一种摩擦发电机、压力传感器、触控基板、触控装置、柔性可穿戴装置及摩擦发电机的制作方法。

背景技术

能源危机已经开始越来越受到关注。绿色能源如太阳能，氢能，风能，热能及机械振动能等已越来越受到关注和成为研究热点。摩擦发电机作为一种无污染，性能稳定，简单易制的新型结构已越来受到关注，其中，柔性摩擦发电机受到广泛研究及应用，如应用于自供电的压力传感器等。

目前，柔性摩擦发电机的摩擦电极主要是由ITO(氧化铟锡)或石墨烯制成。对于ITO电极，虽然在平面时方阻较低，但由于其柔性差，在弯曲折叠状态其电阻会急剧增加，从而在弯曲状态时输出能量急剧减少。对于石墨烯电极，由于其自身具有极好的柔性，因而在弯曲时其方阻变化不大，然而相比于非弯曲状态下的ITO电极，石墨烯电极的方阻要比ITO电极的方阻大几个数量级，相比于ITO电极，其能量输出效率较低。

因而如何易制备出具有高能量输出效率的柔性摩擦发电机依然是个极具挑战的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法，用于解决现有的摩擦发电机能量输出效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种摩擦发电机，包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

优选地，所述复合层的表面包括多个纳米尺寸的凸点，所述多个凸点呈阵列方式排布，形成所述纳米凹凸结构。

优选地，所述导电膜层为高分子聚合物导电膜层。

优选地，所述第一输出电极和/或第二输出电极采用柔性导电材料制成。

优选地，所述柔性导电材料为石墨烯或碳纳米管。

优选地，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

第二摩擦单元包括第二绝缘基底和所述第二输出电极，所述第二绝缘基底采用PET制成，所述第二摩擦单元采用氧化铟锡ITO制成。

优选地，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

所述第二摩擦单元包括所述第二输出电极和所述复合层，所述第二摩擦单元采用ITO制成。

本发明还提供一种压力传感器，包括上述摩擦发电机，所述摩擦发电机的第一输出电极和第二输出电极分别复用为所述压力传感器的可动电极和固定电极，所述第一输出电极采用柔性导电材料制成。

本发明还提供一种触控基板，包括上述压力传感器。