一种采用铅笔涂写的摩擦发电书及制造方法技术

本发明专利技术涉及柔性俘能领域，具体为一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层，第一介电摩擦层上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层，石墨导电层作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘的石墨导电层边缘设有电极引出线，且电极引出线接触并延伸出第一介电摩擦层，石墨导电层上表面设有第二介电摩擦层；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线连接在一起并通过负载接地。采用铅笔涂写获取的功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，采用多个摩擦副集成的书本设计，不但便于携带，而且能提升发电效率。

A Friction Power Generation Book Written with Pencil and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种采用铅笔涂写的摩擦发电书及制造方法
本专利技术涉及柔性俘能领域，更具体地，涉及一种采用铅笔涂写的摩擦发电书。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，电子产品不断更新换代，朝着微型化柔性化、智能化的趋势发展。正是由于新一代电子设备的高性能和便捷性，在消费市场得到快速推广，智能手机、手提电脑、柔性显示器、健康监测腕带、航拍无人机、电子书阅读器等各类电子产品的数量在近年来成指数上涨，在信息交流、健康诊断、环境监测等方面发挥重要作用。与此同时，如何为这些数量庞大的移动电子产品可持续供电成为新的问题。使用电池供电是目前大多数电子器件所采用的供电方法，但电池续航能力有限，且重复的充电和电池更换给移动式电子设备的长时间使用带来了不便，尤其是在户外没有电源充电的情况下，单一的靠电池供电的方式给通讯电子设备的正常运行和传感器件的持续监测带来了巨大挑战。而直接从环境中俘获能量给电子器件供电能够解决电池供电适应环境能力差、供电方式单一、续航能力不足的问题。从生态环境可持续发展的角度来看，俘获环境中的可再生绿色能源能够解决能源可持续供给和环境污染的问题。在众多的能源种类中，机械能普遍存在人类社会生产和活动中，俘获人体运动过程中的机械能给随身携带的电子器件供能，从而实现自驱动电子器件，将极大提升电子器件的续航能力。利用压电效应、电磁感应原理和摩擦电等效应可以将机械能转化为电能，受到国内外学者的广泛关注，其中，摩擦发电原理利用一对摩擦副接触和分离过程驱动外电路中的电子移动实现高效率俘能，具有结构简单、输出高、易集成等优点。目前，已开发的摩擦发电机大多数使用溅射的金属或者是通过涂覆导电分散液制备功能电极，采用微纳制造工艺制备结构化介电层，不仅成本高，而且长时间使用容易出现导电层剥离和断裂，降低器件性能。此外，依靠一对或者几对摩擦副组装实现的摩擦电器件输出有限，不能满足电子器件对供电模块高功率的需求。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，采用铅笔涂写获取的功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，采用多个摩擦副集成的书本设计，不但便于携带，而且能提升发电效率。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层，第一介电摩擦层上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层，石墨导电层作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘的石墨导电层边缘设有电极引出线，且电极引出线接触并延伸出第一介电摩擦层，石墨导电层上表面设有第二介电摩擦层；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘绝缘地装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线连接在一起并通过负载接地。多张摩擦发电纸之间相互摩擦、分离实现有效俘能，摩擦发电书可以通过人为翻动书本驱动，也可以通过振动、风吹以及无规则机械运动驱动摩擦发电纸相互摩擦发电，具有应用场合多的特点。上述方案中，通过利用生活中常用的石墨铅笔在第一介电摩擦层上表面涂写获取石墨导电层，使得功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，第一介电摩擦层和第二介电摩擦层组成摩擦副制备出单张摩擦发电纸，所有摩擦发电纸装订成书的设计使得多个摩擦副被集成，不但便于携带，且能提升发电效率。优选地，第一介电摩擦层为纤维纸。纤维纸表面粗糙，便于摩擦过程中得到电子。进一步优选地，第二介电摩擦层为强电负性胶带。强电负性胶带在摩擦过程中容易得到电子。一对摩擦副分别由具有粗糙表面纹理的纤维纸和强电负性胶带组成，由于此种加工工艺经济可控，可很大程度降低该摩擦发电书的成本，且同时保证发电效率。更进一步优选地，强电负性胶带为特氟龙、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷胶带。特氟龙、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷胶带在摩擦过程中非常容易得到电子。优选地，电极引出线为导电胶带。优选地，第一介电摩擦层和石墨导电层均为长方体结构，两者长度相同，石墨导电层的宽度小于第一介电摩擦层的宽度，且两者作为长度的一边缘重叠，石墨导电层作为长度的另一边缘与电极引出线连接，所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层作为长度的另一边缘绝缘地装订在一起形成书。这样设置便于该摩擦发电书的制造。优选地，所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘用绝缘胶水进行胶粘装订在一起形成书。本专利技术的另一个目的，在于提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书的制造方法，包括如下步骤：S1.选取纤维纸作为第一介电摩擦层；S2.在纤维纸上表面用石墨铅笔涂写出石墨导电层作为功能电极层，且石墨导电层边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘；S3.在未覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘的石墨导电层边缘粘上导电胶带作为电极引出线，且电极引出线接触并延伸出第一介电摩擦层；S4.在石墨导电层上表面贴上强电负性胶带作为第二介电摩擦层，以完成摩擦发电书一张摩擦发电纸的制造；S5.重复步骤S1至S4，以制造多张摩擦发电纸；S6.将所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘绝缘地装订在一起形成书，并将每张摩擦发电纸的电极引出线连接在一起，接在负载上并接地，以完成摩擦发电书的制造。上述方案中，利用生活中常用的石墨铅笔在纤维纸上表面直接涂写出石墨导电层，使得功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，并利用强电负性胶带与具有粗糙表面的纤维纸组成摩擦副制备出单张摩擦发电纸，最后将多张摩擦发电纸装订成册，不但便于携带，而且能增加发电输出。优选地，第一介电摩擦层和石墨导电层均为长方体结构，两者长度相同，石墨导电层的宽度小于第一介电摩擦层的宽度，且两者作为长度的一边缘重叠，石墨导电层作为长度的另一边缘与电极引出线连接，所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层作为长度的另一边缘绝缘地装订在一起形成书。优选地，所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘用绝缘胶水进行胶粘装订在一起形成书。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：利用生活中常用的石墨铅笔在纤维纸上表面直接涂写出石墨导电层，并利用强电负性胶带与具有粗糙表面的纤维纸组成摩擦副制备出单张摩擦发电纸，最后将多张摩擦发电纸装订成册，进一步增加发电输出；该摩擦发电书采用多个摩擦副集成的书本设计，且制造方法具有成本低、高效快捷的优点，能够将机械能转化为电能给消费电子器件供电，在自驱动柔性电子领域具有学术研究意义和潜在的商业应用价值。附图说明图1为本实施例中纤维纸的示意图。图2为本实施例中在纤维纸上表面涂覆石墨导电层的示意图。图3为本实施例中在石墨导电层边缘引出电极引出线的示意图。图4为本实施例中在石墨导电层上表面贴强电负性胶带的示意图。图5为本实施例一种采用铅笔涂写的摩擦发电书的示意图。附图标记：第一介电摩擦层1；石墨导电层2；电极引出线3；第二介电摩擦层4；负载5。具体实施方式本专利技术附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例如图1至5所示，本实施例提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层1，第一介电摩擦层1上表面设有用石墨铅笔涂写出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层(1)，第一介电摩擦层(1)上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层(2)，石墨导电层(2)作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层(1)上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层(1)上表面边缘的石墨导电层(2)边缘设有电极引出线(3)，且电极引出线(3)接触并延伸出第一介电摩擦层(1)，石墨导电层(2)上表面设有第二介电摩擦层(4)；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层(1)上电极引出线(3)所在的边缘绝缘地装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线(3)连接在一起并通过负载(5)接地。

【技术特征摘要】
1.一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层(1)，第一介电摩擦层(1)上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层(2)，石墨导电层(2)作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层(1)上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层(1)上表面边缘的石墨导电层(2)边缘设有电极引出线(3)，且电极引出线(3)接触并延伸出第一介电摩擦层(1)，石墨导电层(2)上表面设有第二介电摩擦层(4)；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层(1)上电极引出线(3)所在的边缘绝缘地装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线(3)连接在一起并通过负载(5)接地。2.根据权利要求1所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，第一介电摩擦层(1)为纤维纸。3.根据权利要求2所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，第二介电摩擦层(4)为强电负性胶带。4.根据权利要求3所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，强电负性胶带为特氟龙、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷胶带。5.根据权利要求1所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，电极引出线(3)为导电胶带。6.根据权利要求1所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，其特征在于，第一介电摩擦层(1)和石墨导电层(2)均为长方体结构，两者长度相同，石墨导电层(2)的宽度小于第一介电摩擦层(1)的宽度，且两者作为长度的一边缘重叠，石墨导电层(2)作为长度的另一边缘与电极引出线(3)连接，所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层(1)作为长度的另一边缘绝缘地装订在一起形成书。7.根据权利要求1所述的一种采用铅笔涂写的摩擦发电书...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖君梆，
申请(专利权)人：廖君梆，
类型：发明
国别省市：广东,44