用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机制造技术

本实用新型专利技术公开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，属于摩擦发电领域，其中，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。由此可见，本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜及摩擦发电机
本技术涉及摩擦发电领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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。在本技术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，本技术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示出了本技术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；图12至图14示出了本技术实施例二提供的摩擦发电机的多种结构示意图；图15至图17示出了本技术实施例三提供的摩擦发电机的多种结构示意图；图18至图20示出了本技术实施例四提供的摩擦发电机的多种结构示意图；图21至图23示出了本技术实施例五提供的摩擦发电机的多种结构示意图。具体实施方式为充分了解本技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本技术做详细说明，但本技术并不仅仅限于此。实施例一本技术实施例一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，该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该至少一个凹槽中。可选的，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。可选的，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。所谓相邻交替排布是指：每个第一凹槽均与第二凹槽相邻，且每个第二凹槽均与第一凹槽相邻。具体而言，该压电聚合物复合膜由高分子聚合物基底层和压电支撑元件构成，其中，高分子聚合物基底层的实质就是一种高分子聚合物绝缘层。在该高分子聚合物基底层的至少一侧表面上设置有凹槽，压电支撑元件就设置在该凹槽中。在该高分子聚合物基底层的一侧表面上设置的凹槽数量可以为多个，且凹槽数量与压电支撑元件数量相同，从而使得每个凹槽中都仅设置有一个压电支撑元件。对于压电支撑元件设置在凹槽中的方式可以有多种：可以将压电支撑元件完全嵌入在凹槽中，由此构成全嵌入式压电聚合物复合膜，也就是说，压电聚合物复合膜中设置的凹槽为上述的第一凹槽；也可以将压电支撑元件部分嵌入在凹槽中，由此构成半嵌入式压电聚合物复合膜，也就是说，压电聚合物复合膜中设置的凹槽为上述的第二凹槽；还可以将一部分压电支撑元件完全嵌入在凹槽中，另一部分压电支撑元件部分嵌入在凹槽中，由此构成混合式压电聚合物复合膜，也就是说，压电聚合物复合膜中设置的凹槽同时包括上述的第一凹槽和第二凹槽。在上述各种实现方式中，各个第一凹槽和/或第二凹槽的规格可以相同也可以不同，且每个相邻的两个凹槽之间的间距可以相同也可以不同。其中，凹槽的规格包括：凹槽的形状、尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜，其特征在于，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，所述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，所述至少一个压电支撑元件设置在所述至少一个凹槽中。

【技术特征摘要】
1.一种用于制作摩擦发电机的压电聚合物复合膜，其特征在于，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，所述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，所述至少一个压电支撑元件设置在所述至少一个凹槽中。2.根据权利要求1所述的压电聚合物复合膜，其特征在于，所述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，所述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，所述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，所述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，所述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，所述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。3.根据权利要求2所述的压电聚合物复合膜，其特征在于，在所述高分子聚合物基底层的第一侧表面上设置的所述第一凹槽和所述第二凹槽相邻交替排布；和/或，在所述高分子聚合物基底层的第二侧表面上设置的所述第一凹槽和所述第二凹槽相邻交替排布。4.一种摩擦发电机，其特征在于，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，所述第一高分子聚合物绝缘层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵豪，徐传毅，
申请(专利权)人：纳智源科技唐山有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北,13