基于摩擦材料对的摩擦发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于摩擦材料对的摩擦发电机，该摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层(1)，第一橡胶膜(2)，第二橡胶膜(3)和第二电极层(4)，所述第一电极层(1)和第二电极层(4)为摩擦发电机的电压和电流输出电极；其中与第二橡胶膜(3)相对设置的第一橡胶膜(2)可以为平膜，也可以是表面有凸起结构。本实用新型专利技术的摩擦发电机不仅可以避免有凸点的硅胶膜制膜工艺复杂问题，而且具有提高的电压、电流及充电性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发电机，尤其涉及一种基于摩擦材料对的摩擦发电机。
技术介绍
采用纳米技术构建的能量收集和转换装置，在自供电纳米系统中起关键作用，由于其环保、节能、自驱动性质而日益受到广泛关注。随着王中林教授研究组研发的压电纳米发电机首次将机械能转换为电能以来，以压电和摩擦电为基础的不同结构和材料的纳米发电机相继问世。但现有的摩擦发电机中使用的配对材料会使有凸点的硅胶膜制膜工艺复杂化。因此，需要寻找一种基于摩擦材料对的发电机以解决有凸点的硅胶膜制膜工艺复杂化的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于摩擦材料对的摩擦发电机，可解决有凸点的硅胶膜制膜工艺复杂化的问题，并具有提高的电压、电流和充电性能。为实现上述目的，本技术的一种基于摩擦材料对的摩擦发电机的具体技术方案为：一种基于摩擦材料对的摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极层1，第一橡胶膜2，第二橡胶膜3和第二电极层4，所述第一电极层1和第二电极层4为摩擦发电机的电压和电流输出电极。前述的摩擦发电机，第一橡胶膜2为腈橡胶膜。前述的摩擦发电机，第二橡胶膜3为硅胶模。前述的摩擦发电机，与第二橡胶膜3相对设置的第一橡胶膜2为平膜。前述的摩擦发电机，与第二橡胶膜3相对设置的第一橡胶膜2的表面有凸起结构。前述的摩擦发电机，所述第一橡胶膜2的表面设置的凸起结构的凸起高度1～10mm。前述的摩擦发电机，所述第一橡胶膜2的表面设置的凸起结构的形状为圆锥体、长方体、圆柱体、半球体中的一种。前述的摩擦发电机，所述第一橡胶膜2的表面设置的凸起结构的形状为圆锥体，所述圆锥体底面直径0.5～5mm，所述圆锥体呈规则阵列分布，所述圆锥体密度为每平米0.5～5万个。前述的摩擦发电机，所述第二橡胶膜3为涂覆的平膜。前述的摩擦发电机，所述第一橡胶膜2所用材料包括丁腈橡胶、氯腈橡胶、丙腈橡胶。前述的摩擦发电机，所述第二橡胶膜3所用材料包括PDMS(聚二甲基硅氧烷)、甲基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的任意一种。前述的摩擦发电机，所述第一电极层1和第二电极层4所用材料是铟锡氧化物、银纳米线膜、石墨烯、金属或合金。与现有的摩擦发电机相比，本技术的基于摩擦材料对的摩擦发电机的优点在于：1)本技术的基于摩擦材料对的摩擦发电机可以避免有凸点的硅胶膜制膜工艺复杂问题。2)本技术的基于摩擦材料对的摩擦发电机具有提高的电压、电流及充电性能。附图说明图1为本技术摩擦发电机的结构示意图；图2为本技术另一摩擦发电机的结构示意图；图3为本技术PDMS//丁腈橡胶材料对相比于PDMS//PET材料对电压测试结果；图4为本技术PDMS//丁腈橡胶材料对相比于PDMS//PET材料对充电性能测试结果；具体实施方式为了更好的了解本技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本技术的一种基于摩擦材料对的摩擦发电机做进一步详细的描述。如图1至图2所示，本技术的基于摩擦材料对的摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层1，第一橡胶膜2，第二橡胶膜3和第二电极层4，所述第一电极层1和第二电极层4为摩擦发电机的电压和电流输出电极。第一电极层1和第二电极层4对所用材料没有特殊规定，市售的能够形成导电层的材料都在本技术的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、银纳米线膜、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。第一电极层1和第二电极层4的厚度优选100μm～500μm，更优选200μm。本技术的电极层可以采用粘贴或射频溅射等常规方法设置在第一橡胶膜2和第二橡胶膜3表面。进一步，第一橡胶膜2是市售的腈橡胶，例如可以是丁腈橡胶、氯腈橡胶、丙腈橡胶中的任意一种。优选地，第一橡胶膜2的厚度是100～500μm。进一步，第二橡胶膜3为涂覆的平膜，可以是市售的硅胶，例如可以是PDMS(聚二甲基硅氧烷)、甲基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶。优选地，第二橡胶膜3的厚度是100～500μm。在一个具体实施方式中，采用丁腈橡胶作为第一橡胶膜2，采用PDMS作为第二橡胶膜3，第一橡胶膜2和第二橡胶膜3均为平膜。在第一橡胶膜2的一个表面上镀氧化铟锡膜，即为第一电极层1，将第二橡胶膜3层叠于第一橡胶膜2的另一个表面上，在第二橡胶膜3的另一个表面上镀氧化铟锡膜，即为第二电极层4。然后用普通胶布固定所得层叠体的边缘，得到如图1所示的摩擦发电机。如图2所示的摩擦发电机也可用于本技术。该摩擦发电机采用丁腈橡胶作为第一橡胶膜2，采用PDMS作为第二橡胶膜3，第二橡胶膜3为平膜。在第一橡胶膜2的一个表面上设置凸起结构，另一个表面上镀氧化铟锡膜，即为第一电极层1。将第二橡胶膜3层叠于第一橡胶膜2的具有凸起结构的面上，在第二橡胶膜3的另一个表面上镀氧化铟锡膜，即为第二电极层4。然后用普通胶布固定所得层叠体的边缘，得到如图2所示的摩擦发电机。该具体实施方式中，第一橡胶膜2的一个表面设置的凸起结构为圆锥体，圆锥体的凸起高度为1～10mm，底面直径0.5～5mm。所述圆锥体呈规则阵列分布，密度为每平米0.5～5万个。本技术凸起结构可以采用多种方法进行制备，例如用有特定规则凸起结构的硅模板压制，用砂纸打磨金属表面以及其他方法。下面详细说明凸起结构的一种制备方法。S1制作硅模板。将硅片用光刻的方法在表面做出规则的图形。做好图形的硅片用湿刻的工艺各向异性刻蚀，可以刻出凹形的四棱锥阵列结构，或者也可以用干刻的工艺各向同性刻蚀可以刻出凹形的立方体阵列结构。刻好之后的模板用丙酮和异丙醇清洗干净，然后所有的模板都在三甲基氯硅烷的气氛中进行表面硅烷化的处理，处理好的硅模板待用。S2制作具有凸起结构表面的橡胶膜。首先将橡胶浆料涂覆于硅模板表面，真空脱气，用旋转涂覆的方式将硅片表面多余的混合物去掉，形成一层薄薄的橡胶液体膜。将整个模板固化，然后剥离，得到均匀的具有特定结构阵列的橡胶膜。实施例下面，举出实施例对本专利技术进一步描述，但本专利技术并不限于下述的实施例。实施例1采用丁腈橡胶作为第一橡胶膜，采用PDMS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦材料对的摩擦发电机，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极层(1)，第一橡胶膜(2)，第二橡胶膜(3)和第二电极层(4)；所述第一橡胶膜(2)为腈橡胶膜；所述第二橡胶膜(3)为硅胶膜；所述第一电极层(1)和第二电极层(4)为摩擦发电机的电压和电流输出电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦材料对的摩擦发电机，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极层(1)，第一橡胶膜(2)，第二橡胶膜(3)和第二电极层(4)；
所述第一橡胶膜(2)为腈橡胶膜；
所述第二橡胶膜(3)为硅胶膜；
所述第一电极层(1)和第二电极层(4)为摩擦发电机的电压和电流输出电极。
2.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，与第二橡胶膜(3)相对设置的第一橡胶膜(2)为平膜。
3.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，与第二橡胶膜(3)相对设置的第一橡胶膜(2)的表面有凸起结构。
4.根据权利要求3所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一橡胶膜(2)的表面设置的凸起结构高度范围为1～10mm。
5.根据权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一橡胶膜(2)表面设置的凸起结构形状为圆锥体、长方体、圆柱体、半球体中的一种。
6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔婧，孙利佳，王珊，冯顺，林同福，赵豪，
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