一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术中，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。

A friction generator, a device having the same, and a method of making the same

The present invention provides a friction generator, the generator has a friction device and manufacture method, the friction generator includes a first friction element arranged relatively and the second friction unit, the first friction element includes a first output electrode, the second friction unit includes second output electrodes, the friction surface of the first friction element and / or the second friction the unit is arranged on the surface of nano composite layer has a concave convex structure, the composite layer includes at least three film layer, the at least three film layer, the film is located on both sides of the insulating film, the film is located inside the side, with at least one layer of conductive film. In the invention, a rough composite layer is arranged on the friction surface of the friction electrode, so as to increase the roughness of the friction surface of the friction unit and improve the energy output efficiency of the friction generator. On the other hand, the conductive film can form a capacitor with the output electrode, and when the friction generator is applied to the capacitive pressure sensor, the sensitivity of the pressure sensor can be increased.

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法
本专利技术涉及摩擦发电
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术还提供一种触控基板，包括上述压力传感器。本专利技术还提供一种触控装置，包括上述触控基板，还包括：控制单元，与所述触控基板连接，用于接收所述压力传感器输出的电流，并根据所述电流的大小，实现对应的触控。本专利技术还提供一种柔性可穿戴装置，包括上述压力传感器，所述第一输出电极和第二输出电极中的至少一个采用柔性导电材料制成。本专利技术还提供一种摩擦发电机的制作方法，包括：形成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，所述复合层采用如下方法形成：提供一模板，所述模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞；在所述模板的表面上形成所述复合层的第一绝缘层；将所述第一绝缘层从所述模板上剥离，剥离的所述第一绝缘层的表面具有纳米凹凸结构；在所述第一绝缘层的具有纳米凹凸结构的表面依次形成所述复合层的至少三层膜层中的其他膜层。优选地，所述形成第一摩擦单元的步骤包括：提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；将形成的复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；所述形成第二摩擦单元的步骤包括：提供第二绝缘基底，所述第二绝缘基底采用PET制成；在所述第二绝缘基底上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述第二绝缘基底和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。优选地，所述形成第一摩擦单元的步骤包括：提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；将形成的一复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；所述形成第二摩擦单元的步骤包括：在形成的另一复合层的不包括纳米凹凸结构的表面上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述另一复合层和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术实施例中，在摩擦发电机的至少一个摩擦单元上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面能够增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层中具有导电膜层，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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一的摩擦发电机的结构示意图；图2为本专利技术实施例一的摩擦发电机的发电原理示意图；图3为本专利技术实施例二的摩擦发电机的结构示意图；图4为本专利技术实施例二的摩擦发电机的发电原理示意图；图5为本专利技术实施例三的压力传感器的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为解决现有的摩擦发电机能量输出效率低的问题，本专利技术实施例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。本专利技术实施例中，在摩擦发电机的至少一个摩擦单元上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面能够增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层中具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦发电机，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电机，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述导电膜层为高分子聚合物导电膜层。4.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述柔性导电材料为石墨烯或碳纳米管。6.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，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。7.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，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。8.一种压力传感器，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的摩擦发电机，所述摩擦发电机的第一输出电极复用为所述压力传感器的可动电极，所述第二输出电极复用为所述压力传感器的固定电极，所述第一输出电极采用柔性导电材料制成。9.一种触控基板，其特征在于，包括如权利要求8所述的压力传感器。10.一种触控装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的触控基板，还包括：控制单元，与所述触控基板连接，用于接收所述压力传感器输出的电流，并根据所述电流的大小，实现对应的触控。11.一种柔性可穿戴装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的压力传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海峰，殷刘岳，许占齐，马伟杰，都智，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，合肥鑫晟光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11