采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，包括：支撐芯以及包裹所述支撐芯的摩擦電結構層；所述支撐芯和/或所述摩擦電結構層包括作為輸出電極的結構；所述摩擦電結構層包括形成摩擦界面的第一結構層和第二結構層；其中，所述第一結構層至少包括第一金屬線層，所述第一金屬線層包括第一金屬線基底層和形成在所述第一金屬線基底層的一側表面上的第一金屬線；和/或，所述第二結構層至少包括第二金屬線層，所述第二金屬線層包括第二金屬線基底層和形成在所述第二金屬線基底層的一側表面上的第二金屬線。本實用新型的電纜具有靈敏度高、響應速度快、使用壽命長的特點，而且制作工藝簡單，產品合格率提高。
【專利說明】采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及摩擦發(fā)電【技術領域】，更具體地說，涉及一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜。
【背景技術】
[0002]壓力感應電纜是一種采用同軸設計的壓力傳感器，同軸設計的層與層之間采用絕緣材料，當壓電感應電纜被壓縮或拉伸時，會發(fā)生壓電效應，從而產生正比于壓力的電荷或電壓信號。壓力感應電纜在一定的應用場合具有很多優(yōu)點:由于采用同軸設計，可以達到自屏蔽的效果，使其能應用在高EMI的環(huán)境下；采用標準的同軸結合技術，它可以被做成無源的同軸電纜；由于本身的強度好，使其能應用在重型機械的軸計數上；作為線性的傳感器，它能應用在大面積的監(jiān)測上?，F有的壓力感應電纜一般由金屬編織芯線、壓電材料和金屬外殼制成同軸結構。在制造過程中，需要將壓電材料置于一個強電場中極化，制造工藝很復雜。另外，現有的壓力感應電纜的靈敏度也不高。
[0003]利用摩擦電原理制造的壓力感應電纜能夠很好地感知外界壓力并輸出靈敏度較高的信號。同時采用具有微納結構的摩擦發(fā)電機能進一步提高電纜的輸出信號強度以及靈敏度。但是由于微納結構的制備過程工藝復雜、成品率低，從而使該電纜的造價成本過高，不利于該電纜的產業(yè)化和商業(yè)化。
實用新型內容
[0004]本實用新型的發(fā)明目的是針對現有技術的缺陷，提出一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，用以提高產品合格率。
[0005]本實用新型提供了一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，包括:
[0006]支撐芯以及包裹所述支撐芯的摩擦電結構層；所述支撐芯和/或所述摩擦電結構層包括作為輸出電極的結構；
[0007]所述摩擦電結構層包括形成摩擦界面的第一結構層和第二結構層；其中，所述第一結構層至少包括第一金屬線層，所述第一金屬線層包括第一金屬線基底層和形成在所述第一金屬線基底層的一側表面上的第一金屬線；和/或，所述第二結構層至少包括第二金屬線層，所述第二金屬線層包括第二金屬線基底層和形成在所述第二金屬線基底層的一側表面上的第二金屬線；
[0008]或者，所述摩擦電結構層與所述支撐芯之間形成摩擦界面，所述摩擦電結構層包括第三金屬線層，所述第三金屬線層包括第三金屬線基底層和形成在所述第三金屬線基底層的一側表面上的第三金屬線。
[0009]可選地，所述支撐芯為電極芯，所述電極芯為第一輸出電極；或者，所述支撐芯包括絕緣芯以及包裹所述絕緣芯的電極層，所述電極層為第一輸出電極。
[0010]可選地，所述第一結構層包括第一金屬線層；或者，所述第一結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，所述第一高分子聚合物絕緣層形成在所述第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，所述第一高分子聚合物絕緣層對應于所述第一金屬線的位置具有凸起結構。所述第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹所述支撐芯。
[0011]可選地，所述支撐芯為絕緣芯。
[0012]可選地，所述第一結構層包括第一金屬線層；或者，所述第一結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，所述第一高分子聚合物絕緣層形成在所述第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，所述第一高分子聚合物絕緣層對應于所述第一金屬線的位置具有凸起結構。所述第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹所述支撐芯，所述第一金屬線為第一輸出電極。
[0013]可選地，所述第二結構層包括第二電極層，所述第二電極層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極；或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層；所述第二高分子聚合物絕緣層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極；或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二金屬線層和第二電極層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極層為第二輸出電極；或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層、第二金屬線層和第二電極層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極層為第二輸出電極。
[0014]可選地，所述第二結構層包括第二金屬線層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極；或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二金屬線層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極。
[0015]可選地，所述摩擦電結構層包括包裹所述支撐芯的第三金屬線層，所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三金屬線為第二輸出電極；或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三金屬線層和第三電極層，所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三電極層為第二輸出電極；或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三高分子聚合物絕緣層和第三金屬線層，所述第三高分子聚合物絕緣層形成在所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面，并且對應于所述第三金屬線的位置具有凸起結構，所述第三高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三金屬線為第二輸出電極；或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三高分子聚合物絕緣層、第三金屬線層和第三電極層，所述第三高分子聚合物絕緣層形成在所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面，并且對應于所述第三金屬線的位置具有凸起結構，所述第三高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三電極層為第二輸出電極。
[0016]可選地，所述采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜還包括:設置在所述摩擦電結構層外周的屏蔽層和保護層。
[0017]可選地，所述摩擦電壓力感應電纜為圓柱體結構或橢圓柱體結構或長方體結構。
[0018]可選地，所述電極芯或所述絕緣芯為多根；多根電極芯或絕緣芯并排平行設置，或者，多根電極芯或絕緣芯分層設置，各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯或絕緣芯。
[0019]本實用新型提供的上述采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜針對現有技術中微納結構制作困難的問題，采用在金屬線基底層上設置有金屬線的方式，形成設置有金屬線的基底摩擦層，從而制得的電纜具有靈敏度高、響應速度快、使用壽命長的特點，更重要的是采用熱壓的方式在金屬線基底層上形成金屬線凸起結構，工藝簡單，不存在脫模困難的問題，使得產品合格率提高，且有利于電纜大規(guī)模批量生產，也極大的節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1a為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例一的立體結構示意圖；
[0021]圖1b為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例一的軸向截面結構不意圖；
[0022]圖2為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二的立體結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例三的立體結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例四的軸向截面結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例五的軸向截面結構不意圖；
[0026]圖6為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例六的軸向截面結構示意圖；
[0027]圖7為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例七的軸向截面結構示意圖；
[0028]圖8為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例八的軸向截面結構示意圖；
[0029]圖9為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例九的軸向截面結構示意圖；
[0030]圖10為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十的軸向截面結構示意圖；
[0031]圖11為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十一的軸向截面結構示意圖；
[0032]圖12為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十二的軸向截面結構示意圖；[0033]圖13為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十三的軸向截面結構示意圖；
[0034]圖14為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十四的軸向截面結構示意圖；
[0035]圖15為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十五的軸向截面結構示意圖；
[0036]圖16為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十六的軸向截面結構示意圖；
[0037]圖17為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十七的軸向截面結構示意圖；
[0038]圖18為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十八的軸向截面結構示意圖；
[0039]圖19為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十九的軸向截面結構示意圖；
[0040]圖20為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十的軸向截面結構示意圖；
[0041]圖21為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十一的軸向截面結構示意圖；
[0042]圖22為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十二的軸向截面結構示意圖；
[0043]圖23為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十三的軸向截面結構示意圖；
[0044]圖24為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十四的軸向截面結構示意圖；
[0045]圖25為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十五的軸向截面結構示意圖；
[0046]圖26為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十六的軸向截面結構示意圖；
[0047]圖27為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十七的軸向截面結構示意圖；
[0048]圖28為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十八的軸向截面結構示意圖；
[0049]圖29為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十九的軸向截面結構示意圖；
[0050]圖30為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例三十的軸向截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0051]為充分了解本實用新型之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本實用新型做詳細說明，但本實用新型并不僅僅限于此。
[0052]針對現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，包括支撐芯以及包裹該支撐芯的摩擦電結構層；支撐芯和/或摩擦電結構層包括作為輸出電極的結構，用于輸出信號。其中，一種結構為:摩擦電結構層包括形成摩擦界面的第一結構層和第二結構層；第一結構層至少包括第一金屬線層，第一金屬線層包括第一金屬線基底層和形成在第一金屬線基底層的一側表面上的第一金屬線；和/或，第二結構層至少包括第二金屬線層，第二金屬線層包括第二金屬線基底層和形成在第二金屬線基底層的一側表面上的第二金屬線。另一種結構為:摩擦電結構層與支撐芯之間形成摩擦界面，摩擦電結構層包括第三金屬線層，第三金屬線層包括第三金屬線基底層和形成在第三金屬線基底層的一側表面上的第三金屬線。由于金屬線為微米級或納米級的線狀結構，而金屬線基底層為層狀結構，在金屬線基底層的表面上具有金屬線的位置和不具有金屬線的位置形成凸起結構，這種凸起結構的制備方法很簡單，得到的摩擦電壓力感應電纜成品率高，大大降低了摩擦電壓力感應電纜的造價成本，有利于摩擦電壓力感應電纜的產業(yè)化和商業(yè)化。下面將通過幾個具體的實施例對采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的結構進行詳細介紹。
[0053]圖1a為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例一的立體結構示意圖，圖1b為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例一的軸向截面結構示意圖。如圖1a和Ib所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯10以及由內至外依次包裹電極芯10的第一金屬線層11、第二電極層12、屏蔽層13和保護層14。第一金屬線層11和第二電極層12屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層11為第一結構層,第二電極層12為第二結構層。電極芯10為圓柱體結構,依次包裹該電極芯10的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯10同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0054]第一金屬線層11包括第一金屬線基底層Ila和形成在第一金屬線基底層Ila的一側表面上的第一金屬線lib。第一金屬線層11不具有第一金屬線Ilb的一側表面緊固包裹電極芯10,第一金屬線層11具有第一金屬線Ilb的一側表面朝向第二電極層12,并與第二電極層12接觸形成摩擦界面。屏蔽層13緊固包裹第二電極層12，保護層14緊固包裹屏蔽層13。
[0055]在本實施例中，電極芯10為第一輸出電極,第二電極層12為第二輸出電極,即電極芯10和第二電極層12為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第一金屬線層11為第一結構層的摩擦層，第二電極層12為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層11與第二電極層12之間形成摩擦界面。具體地，第二電極層12與第一金屬線Ilb接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層Ila接觸摩擦。第一金屬線Ilb既起到和第二電極層12摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。可選地，第二電極層12朝向第一金屬線層11的一側表面可以具有微納結構，這樣形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0056]如圖1a所示，第一金屬線Ilb縱向和橫向交錯的條紋狀結構，本文稱之為井字狀結構，本實用新型不僅限于此，金屬線還可以為僅橫向或僅縱向等其它方向的條紋狀結構?？蛇x地，金屬線也可以為Z狀結構、叉指狀結構、菱形狀結構或輪胎花紋狀結構。以井字狀結構為例，每種條紋的形狀根據金屬線的制備方法不同而不同。如果采用涂覆或絲網印刷的方法在金屬線基底層的表面上涂覆或印制金屬線，那么所形成的金屬線條紋的截面為矩形，該矩形的寬度和高度都為納米級至微米級，優(yōu)選為500nm至500 μ m。如果采用熱壓的方法將金屬線嵌入到金屬線基底層的表面上，那么所形成的金屬線條紋的截面為圓形，該圓形的直徑為納米級至微米級，優(yōu)選為500nm至500 μ m。這些條紋狀結構的金屬線之間的間距為納米級至微米級，優(yōu)選為IOOnm至10mm。
[0057]第一金屬線基底層Ila的材料可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者再生聚乙烯對苯二甲酸酯(PETE)，也可以為能通過熱壓實現金屬布線的材料，例如熱塑性材料--聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱有機玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍(Nylon)、聚碳酸酯(PC)和聚氨酯(PU)中的任意一種。第一金屬線基底層Ila需要耐高溫100°C以上。
[0058]第一金屬線Ilb的材料可以為金屬或合金,其中金屬是金、銀、鉬、鈕、招、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭
I=1-Wl O
[0059]屏蔽層13的材料可以為金、銀、鉬、鈕、招、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或銀。
[0060]保護層14的材料可以為聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、尼龍、脲醛樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)或橡膠。
[0061]電極芯10和第二電極層1 2的材料可以為銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
[0062]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二電極層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二電極層上感應出電荷，從而導致電極芯和第二電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和電極層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0063]圖2為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二的立體結構示意圖。如圖2所示，本實施例與實施例一的不同之處在于，電極芯20為長方體結構，依次包裹該電極芯20的各層形成與電極芯20所匹配的結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為長方體結構。
[0064]本實施例的其它結構和各結構的材料與實施例一相同，不再贅述。
[0065]圖3為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例三的立體結構示意圖。如圖3所示,本實施例與實施例一的不同之處在于,本實施例包括兩根并排設置的電極芯30，依次包裹兩根電極芯30的各層的徑向截面的外輪廓為橢圓形，由此形成的摩擦電壓力感應電纜為橢圓柱體結構?？蛇x地，還可以并排平行設置三根以上的電極芯；或者，將多根電極芯分層設置，各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0066]本實施例的其它結構和各結構的材料與實施例一相同，不再贅述。
[0067]本實施例設置多根電極芯的方式不僅適用于圓柱體結構的電纜，也適用于長方體結構的電纜。
[0068]圖4為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例四的軸向截面結構示意圖。如圖4所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯40以及由內至外依次包裹電極芯40的第一金屬線層41、第二高分子聚合物絕緣層42、第二電極層43、屏蔽層44和保護層45。第一金屬線層41、第二高分子聚合物絕緣層42和第二電極層43屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層41為第一結構層，第二高分子聚合物絕緣層42和第二電極層43屬于第二結構層。電極芯40為圓柱體結構，依次包裹該電極芯40的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯40同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0069]第一金屬線層41包括第一金屬線基底層41a和形成在第一金屬線基底層41a的一側表面上的第一金屬線41b。第一金屬線層41不具有第一金屬線41b的一側表面緊固包裹電極芯40，第一金屬線層41具有第一金屬線41b的一側表面朝向第二高分子聚合物絕緣層42，并與第二高分子聚合物絕緣層42接觸形成摩擦界面。第二電極層43緊固包裹第二高分子聚合物絕緣層42，屏蔽層44緊固包裹第二電極層43，保護層45緊固包裹屏蔽層44。
[0070]在本實施例中，電極芯40為第一輸出電極,第二電極層43為第二輸出電極,即電極芯40和第二電極層43為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第一金屬線層41為第一結構層的摩擦層，第二高分子聚合物絕緣層42為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層41與第二高分子聚合物絕緣層42之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層42與第一金屬線41b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層41a接觸摩擦。第一金屬線41b既起到和第二高分子聚合物絕緣層42摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳?？蛇x地，第二高分子聚合物絕緣層42朝向第一金屬線層41的一側表面可以具有微納結構，這樣形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0071]本實施例中，第一金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0072]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層、電極芯和第二電極層的材料也可參見實施例一的描述。
[0073]第二高分子聚合物絕緣層42的材料可以為聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種。
[0074]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二電極層上感應出電荷，從而導致電極芯和第二電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0075]可選地，上述實施例四的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0076]可選地，上述實施例四也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0077]圖5為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例五的軸向截面結構示意圖。如圖5所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯50以及由內至外依次包裹電極芯50的第一金屬線層51、第二金屬線層52、第二電極層53、屏蔽層54和保護層55。第一金屬線層51、第二金屬線層52和第二電極層53屬于摩擦電結構層,其中,第一金屬線層51為第一結構層,第二金屬線層52和第二電極層53屬于第二結構層。電極芯50為圓柱體結構，依次包裹該電極芯50的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯50同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0078]第一金屬線層51包括第一金屬線基底層51a和形成在第一金屬線基底層51a的一側表面上的第一金屬線51b,第二金屬線層52包括第二金屬線基底層52a和形成在第二金屬線基底層52a的一側表面上的第二金屬線52b。第一金屬線層51不具有第一金屬線51b的一側表面緊固包裹電極芯50，第一金屬線層51具有第一金屬線51b的一側表面朝向第二金屬線層52，并與第二金屬線層52具有第二金屬線52b的一側表面接觸形成摩擦界面。第二電極層53緊固包裹第二金屬線層52，屏蔽層54緊固包裹第二電極層53，保護層55緊固包裹屏蔽層54。
[0079]在本實施例中，電極芯50為第一輸出電極,第二電極層53為第二輸出電極,即電極芯50和第二電極層53為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第一金屬線層51為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層52為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層51和第二金屬線層52之間形成摩擦界面。具體地，第一金屬線51b與第二金屬線52b接觸摩擦的同時，也與第二金屬線基底層52a接觸摩擦，第二金屬線52b與第一金屬線51b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層51a接觸摩擦。第一金屬線51b和第二金屬線52b作為微納凸起可增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0080]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0081]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層、電極芯和第二電極層的材料也可參見實施例一的描述。
[0082]第二金屬線基底層的材料可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者再生聚乙烯對苯二甲酸酯(PETE)，也可以為能通過熱壓實現金屬布線的材料，例如熱塑性材料:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱有機玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍(Nylon)、聚碳酸酯(PC)和聚氨酯(PU)中的任意一種。第二金屬線基底層需要耐高溫100°C以上。
[0083]第二金屬線的材料可以為金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
[0084]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二金屬線層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二電極層上感應出電荷，從而導致電極芯和第二電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和金屬線層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0085]可選地，上述實施例五的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0086]可選地，上述實施例五也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0087]圖6為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例六的軸向截面結構示意圖。如圖6所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯60以及由內至外依次包裹電極芯60的第一金屬線層61、第二高分子聚合物絕緣層62、第二金屬線層63、第二電極層64、屏蔽層65和保護層66。第一金屬線層61、第二高分子聚合物絕緣層62、第二金屬線層63和第二電極層64屬于摩擦電結構層,其中，第一金屬線層61為第一結構層，第二高分子聚合物絕緣層62、第二金屬線層63和第二電極層64屬于第二結構層。電極芯60為圓柱體結構，依次包裹該電極芯60的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯60同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0088]第一金屬線層61包括第一金屬線基底層61a和形成在第一金屬線基底層61a的一側表面上的第一金屬線61b,第二金屬線層63包括第二金屬線基底層63a和形成在第二金屬線基底層63a的一側表面上的第二金屬線63b。第一金屬線層61不具有第一金屬線61b的一側表面緊固包裹電極芯60。第二高分子聚合物絕緣層62形成在第二金屬線層63具有第二金屬線63b的一側表面，并且對應于第二金屬線63b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第二高分子聚合物絕緣層62的材料涂覆在第二金屬線基底層63a的具有第二金屬線63b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第二高分子聚合物絕緣層62 ;然后將形成有第二高分子聚合物絕緣層62的第二金屬線層63包裹第一金屬線層61，使得第二高分子聚合物絕緣層62具有凸起結構的一側表面與第一金屬線層61具有第一金屬線61b的一側表面(即第一結構層的外側表面)接觸形成摩擦界面。接著，第二電極層64緊固包裹第二金屬線層63，屏蔽層65緊固包裹第二電極層64，保護層66緊固包裹屏蔽層65。
[0089]在本實施例中，電極芯60為第一輸出電極,第二電極層64為第二輸出電極,即電極芯60和第二電極層64為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第一金屬線層61為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層63以及其上所形成的第二高分子聚合物絕緣層62為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層61與第二高分子聚合物絕緣層62之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層62與第一金屬線61b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層61a接觸摩擦。第一金屬線61b既起到和第二高分子聚合物絕緣層62摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。另外，由于第二高分子聚合物絕緣層62也具有微納凸起結構，使得形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0090]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0091]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、第二金屬線基底層、第二金屬線、屏蔽層、保護層、電極芯和第二電極層的材料可參見實施例五的描述。第二高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四的描述。
[0092]優(yōu)選地，第二高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為Iym至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第二高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。
[0093]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二電極層上感應出電荷，從而導致電極芯和第二電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0094]可選地，上述實施例六的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0095]可選地，上述實施例六也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0096]在上述各實施例的結構中，第一結構層都僅包括作為摩擦層的第一金屬線層，可選地將上述各圖結構中的第一結構層替換為由內至外依次包裹電極芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，其中第一高分子聚合物絕緣層形成在第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，第一高分子聚合物絕緣層對應于第一金屬線的位置具有凸起結構，第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹電極芯。除了第一結構層的結構不同之夕卜，其它結構和材料都與上述實施例描述的相同。具體結構可參見如下圖7至圖10。[0097]圖7為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例七的軸向截面結構示意圖。如圖7所示，第一結構層包括第一金屬線層70和第一高分子聚合物絕緣層71，其它結構和材料都與圖1b對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0098]圖8為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例八的軸向截面結構示意圖。如圖8所示，第一結構層包括第一金屬線層80和第一高分子聚合物絕緣層81，其它結構和材料都與圖4對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0099]圖9為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例九的軸向截面結構示意圖。如圖9所示，第一結構層包括第一金屬線層90和第一高分子聚合物絕緣層91，其它結構和材料都與圖5對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0100]圖10為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十的軸向截面結構示意圖。如圖10所示，第一結構層包括第一金屬線層100和第一高分子聚合物絕緣層101，其它結構和材料都與圖6對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0101]在上述實施例七至實施例十中，第一高分子聚合物絕緣層的材料可以為聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種?？蛇x地，第一高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為I μ m至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第一高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。`
[0102]在上述實施例一至實施例十中，都是由電極芯作為第一輸出電極，本實用新型不僅限于此。作為另一種實施方式，將上述電極芯替換為包括絕緣芯和包裹絕緣芯的電極層的支撐芯，其它結構由內至外依次包裹該支撐芯，在這類結構中，電極層作為第一輸出電極。電極層的材料可以為銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈕、招、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或fL;合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、鈮合金或鉭合金。絕緣芯的材料可以為聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
[0103]圖11為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例1^一的軸向截面結構示意圖。如圖1i所示，該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯Iio以及由內至外依次包裹絕緣芯Iio的第一金屬線層111、第二電極層112、屏蔽層113和保護層114。第一金屬線層111和第二電極層112屬于摩擦電結構層,其中,第一金屬線層111為第一結構層，第二電極層112為第二結構層。絕緣芯110為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯110的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯110同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0104]第一金屬線層111包括第一金屬線基底層Illa和形成在第一金屬線基底層Illa的一側表面上的第一金屬線111b。第一金屬線層111不具有第一金屬線Illb的一側表面緊固包裹絕緣芯110，第一金屬線層111具有第一金屬線Illb的一側表面朝向第二電極層112，并與第二電極層112接觸形成摩擦界面。屏蔽層113緊固包裹第二電極層112，保護層114緊固包裹屏蔽層113。
[0105]在本實施例中，第一金屬線Illb為第一輸出電極,第二電極層112為第二輸出電極，即第一金屬線Illb和第二電極層112為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線Illb為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線Illb優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層111為第一結構層的摩擦層，第二電極層112為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層111與第二電極層112之間形成摩擦界面。具體地，第二電極層112與第一金屬線Illb接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層Illa接觸摩擦。第一金屬線Illb既起到和第二電極層112摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳?？蛇x地，第二電極層112朝向第一金屬線層111的一側表面可以具有微納結構，這樣形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0106]本實施例中，第一金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0107]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層和第二電極層的材料也可參見實施例一的描述。絕緣芯的材料可以為聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
[0108]下面具 體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二電極層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二電極層上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二電極層之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和電極層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0109]可選地，上述實施例1^一的絕緣芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0110]可選地，上述實施例十一也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。
[0111]圖12為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十二的軸向截面結構示意圖。如圖12所示,該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯120以及由內至外依次包裹絕緣芯120的第一金屬線層121、第二高分子聚合物絕緣層122、第二電極層123、屏蔽層124和保護層125。第一金屬線層121、第二高分子聚合物絕緣層122和第二電極層123屬于摩擦電結構層,其中,第一金屬線層121為第一結構層,第二高分子聚合物絕緣層122和第二電極層123屬于第二結構層。絕緣芯120為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯120的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯120同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0112]第一金屬線層121包括第一金屬線基底層121a和形成在第一金屬線基底層121a的一側表面上的第一金屬線121b。第一金屬線層121不具有第一金屬線121b的一側表面緊固包裹電極芯120,第一金屬線層121具有第一金屬線121b的一側表面朝向第二高分子聚合物絕緣層122，并與第二高分子聚合物絕緣層122接觸形成摩擦界面。第二電極層123緊固包裹第二高分子聚合物絕緣層122，屏蔽層124緊固包裹第二電極層123，保護層125緊固包裹屏蔽層124。
[0113]在本實施例中，第一金屬線121b為第一輸出電極,第二電極層123為第二輸出電極，即第一金屬線121b和第二電極層123為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線121b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線121b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層121為第一結構層的摩擦層，第二高分子聚合物絕緣層122為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層121與第二高分子聚合物絕緣層122之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層122與第一金屬線121b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層121a接觸摩擦。第一金屬線121b既起到和第二高分子聚合物絕緣層122摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳?？蛇x地，第二高分子聚合物絕緣層122朝向第一金屬線層121的一側表面可以具有微納結構，這樣形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0114]本實施例中，第一金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0115]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層、第二電極層和第二高分子聚合物絕緣層的材料也可參見實施例四的描述。絕緣芯的材料可參見實施例1^一的描述。
[0116]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二電極層上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二電極層之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0117]可選地，上述實施例十二的絕緣芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0118]可選地，上述實施例十二也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。
[0119]圖13為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十三的軸向截面結構示意圖。如圖13所示,該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯130以及由內至外依次包裹絕緣芯130的第一金屬線層131、第二金屬線層132、第二電極層133、屏蔽層134和保護層135。第一金屬線層131、第二金屬線層132和第二電極層133屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層131為第一結構層，第二金屬線層132和第二電極層133屬于第二結構層。絕緣芯130為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯130的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯130同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0120]第一金屬線層131包括第一金屬線基底層131a和形成在第一金屬線基底層131a的一側表面上的第一金屬線131b,第二金屬線層132包括第二金屬線基底層132a和形成在第二金屬線基底層132a的一側表面上的第二金屬線132b。第一金屬線層131不具有第一金屬線131b的一側表面緊固包裹絕緣芯130,第一金屬線層131具有第一金屬線131b的一側表面朝向第二金屬線層132,并與第二金屬線層132具有第二金屬線132b的一側表面接觸形成摩擦界面。第二電極層133緊固包裹第二金屬線層132，屏蔽層134緊固包裹第二電極層133，保護層135緊固包裹屏蔽層134。
[0121]在本實施例中，第一金屬線131b為第一輸出電極,第二電極層133為第二輸出電極，即第一金屬線131b和第二電極層133為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線131b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線131b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層131為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層132為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層131和第二金屬線層132之間形成摩擦界面。具體地，第一金屬線131b與第二金屬線132b接觸摩擦的同時，也與第二金屬線基底層132a接觸摩擦，第二金屬線132b與第一金屬線131b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層131a接觸摩擦。第 一金屬線131b和第二金屬線132b作為微納凸起可增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0122]本實施例中，第一金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0123]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層和第二電極層的材料可參見實施例一的描述。第二金屬線基底層和第二金屬線的材料可參見實施例五的描述。絕緣芯的材料可參見實施例1^一的描述。
[0124]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二金屬線層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二電極層上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二電極層之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和金屬線層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0125]可選地，上述實施例十三的絕緣芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0126]可選地，上述實施例十三也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。[0127]圖14為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十四的軸向截面結構示意圖。如圖14所示,該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯140以及由內至外依次包裹絕緣芯140的第一金屬線層141、第二高分子聚合物絕緣層142、第二金屬線層143、第二電極層144、屏蔽層145和保護層146。第一金屬線層141、第二高分子聚合物絕緣層142、第二金屬線層143和第二電極層144屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層141為第一結構層，第二高分子聚合物絕緣層142、第二金屬線層143和第二電極層144屬于第二結構層。絕緣芯140為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯140的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯140同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0128]第一金屬線層141包括第一金屬線基底層141a和形成在第一金屬線基底層141a的一側表面上的第一金屬線141b,第二金屬線層143包括第二金屬線基底層143a和形成在第二金屬線基底層143a的一側表面上的第二金屬線143b。第一金屬線層141不具有第一金屬線141b的一側表面緊固包裹絕緣芯140。第二高分子聚合物絕緣層142形成在第二金屬線層143具有第二金屬線143b的一側表面，并且對應于第二金屬線143b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第二高分子聚合物絕緣層142的材料涂覆在第二金屬線基底層143a的具有第二金屬線143b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第二高分子聚合物絕緣層142 ;然后將形成有第二高分子聚合物絕緣層142的第二金屬線層143包裹第一金屬線層141，使得第二高分子聚合物絕緣層142具有凸起結構的一側表面與第一金屬線層141具有第一金屬線141b的一側表面(即第一結構層的外側表面)接觸形成摩擦界面。接著，第二電極層144緊固包裹第二金屬線層143，屏蔽層145緊固包裹第二電極層144，保護層146緊固包裹屏蔽層145。
[0129]在本實施例中，第一金屬線141b為第一輸出電極,第二電極層144為第二輸出電極，即第一金屬線141b和第二電極層144為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線141b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線141b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層141為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層143以及其上所形成的第二高分子聚合物絕緣層142為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層141與第二高分子聚合物絕緣層142之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層142與第一金屬線141b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層141a接觸摩擦。第一金屬線141b既起到和第二高分子聚合物絕緣層142摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。另外，由于第二高分子聚合物絕緣層142也具有微納凸起結構，使得形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0130]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0131]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、第二金屬線基底層、第二金屬線、屏蔽層、保護層、電極芯和第二電極層的材料可參見實施例五的描述。第二高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四的描述。絕緣芯的材料可參見實施例1 的描述。
[0132]優(yōu)選地，第二高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為Iym至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第二高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。[0133]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二電極層上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二電極層之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0134]可選地，上述實施例十四的絕緣芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0135]可選地，上述實施例十四也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。
[0136]圖15為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十五的軸向截面結構示意圖。如圖15所示,該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯150以及由內至外依次包裹電極芯150的第一金屬線層151、第二金屬線層152、屏蔽層153和保護層154。第一金屬線層151和第二金屬線層152屬于摩擦電結構層,其中，第一金屬線層151為第一結構層,第二金屬線層152為第二結構層。電極芯150為圓柱體結構,依次包裹該電極芯150的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯150同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0137]第一金屬線層151包括第一金屬線基底層151a和形成在第一金屬線基底層151a的一側表面上的第一金屬線151b,第二金屬線層152包括第二金屬線基底層152a和形成在第二金屬線基底層152a的一側表面上的第二金屬線152b。第一金屬線層151不具有第一金屬線151b的一側表面緊固包裹電極芯150,第一金屬線層151具有第一金屬線151b的一側表面朝向第二金屬線層152,并與第二金屬線層152具有第二金屬線152b的一側表面接觸形成摩擦界面。屏蔽層153緊固包裹第二金屬線層152，保護層154緊固包裹屏蔽層153。
[0138]在本實施例中，電極芯150為第一輸出電極,第二金屬線152b為第二輸出電極，即電極芯150和第二金屬線152b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第二金屬線152b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第二金屬線152b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層151為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層152為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層151和第二金屬線層152之間形成摩擦界面。具體地，第一金屬線151b與第二金屬線152b接觸摩擦的同時，也與第二金屬線基底層152a接觸摩擦，第二金屬線152b與第一金屬線151b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層151a接觸摩擦。第一金屬線151b和第二金屬線152b作為微納凸起可增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0139]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0140]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層和電極芯的材料可參見實施例一的描述。第一金屬線基底層和第一金屬線的材料可參見實施例五的描述。
[0141]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二金屬線層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二金屬線上感應出電荷，從而導致電極芯和第二金屬線之間出現電勢差。由于電極芯和第二金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和金屬線層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0142]可選地，上述實施例十五的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0143]可選地，上述實施例十五也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0144]圖16為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十六的軸向截面結構示意圖。如圖16所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯160以及由內至外依次包裹電極芯160的第一金屬線層161、第二高分子聚合物絕緣層162、第二金屬線層163、屏蔽層164和保護層165。第一金屬線層161、第二高分子聚合物絕緣層162和第二金屬線層163屬于摩擦電結構層,其中，第一金屬線層161為第一結構層，第二高分子聚合物絕緣層162和第二金屬線層163為第二結構層。電極芯160為圓柱體結構，依次包裹該電極芯160的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯160同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0145]第一金屬線層161包括第一金屬線基底層161a和形成在第一金屬線基底層161a的一側表面上的第一金屬線161b,第二金屬線層163包括第二金屬線基底層163a和形成在第二金屬線基底層163a的一側表面上的第二金屬線163b。第一金屬線層161不具有第一金屬線161b的一側表面緊固包裹電極芯160。第二高分子聚合物絕緣層162形成在第二金屬線層163具有第二金屬線163b的一側表面，并且對應于第二金屬線163b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第二高分子聚合物絕緣層162的材料涂覆在第二金屬線基底層163a的具有第二金屬線163b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第二高分子聚合物絕緣層162 ;然后將形成有第二高分子聚合物絕緣層162的第二金屬線層163包裹第一金屬線層161，使得第二高分子聚合物絕緣層162具有凸起結構的一側表面與第一金屬線層161具有第一金屬線161b的一側表面(即第一結構層的外側表面)接觸形成摩擦界面。接著，屏蔽層164緊固包裹第二金屬線層163，保護層165緊固包裹屏蔽層164。
[0146]在本實施例中，電極芯160為第一輸出電極，第二金屬線163b為第二輸出電極,即電極芯160和第二金屬線163b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第一金屬線層161為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層163以及其上形成的第二高分子聚合物絕緣層162為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層161與第二高分子聚合物絕緣層162之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層162與第一金屬線161b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層161a接觸摩擦。第一金屬線161b既起到和第二高分子聚合物絕緣層162摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。另外，由于第二高分子聚合物絕緣層162也具有微納凸起結構，使得形成摩擦界面的兩個表面都具有微納結構，摩擦效果更佳。
[0147]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0148]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層、保護層和電極芯的材料可參見實施例一的描述。第二金屬線基底層和第二金屬線的材料可參見實施例五的描述。第二高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四的描述。
[0149]優(yōu)選地，第二高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為Iym至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第二高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。
[0150]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第二金屬線上感應出電荷，從而導致電極芯和第二金屬線之間出現電勢差。由于電極芯和第二金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第二金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第二金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0151]可選地，上述實施例十六的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0152]可選地，上述實施例十六也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0153]圖17為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十七的軸向截面結構示意圖。如圖17所示,該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯170以及由內至外依次包裹絕緣芯170的第一金屬線層171、第二金屬線層172、屏蔽層173和保護層174。第一金屬線層171和第二金屬線層172屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層171為第一結構層，第二金屬線層172為第二結構層。絕緣芯170為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯170的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯170同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0154]第一金屬線層171包括第一金屬線基底層171a和形成在第一金屬線基底層171a的一側表面上的第一金屬線171b,第二金屬線層172包括第二金屬線基底層172a和形成在第二金屬線基底層172a的一側表面上的第二金屬線172b。第一金屬線層171不具有第一金屬線171b的一側表面緊固包裹絕緣芯170，第一金屬線層171具有第一金屬線171b的一側表面朝向第二金屬線層172,并與第二金屬線層172具有第二金屬線172b的一側表面接觸形成摩擦界面。屏蔽層173緊固包裹第二金屬線層172，保護層174緊固包裹屏蔽層173。
[0155]在本實施例中，第一金屬線171b為第一輸出電極，第二金屬線172b為第二輸出電極，即第一金屬線171b和第二金屬線172b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線171b和第二金屬線172b分別為電纜的信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線171b和第二金屬線172b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層171為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層172為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層171和第二金屬線層172之間形成摩擦界面。具體地，第一金屬線171b與第二金屬線172b接觸摩擦的同時，也與第二金屬線基底層172a接觸摩擦，第二金屬線172b與第一金屬線171b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層171a接觸摩擦。第一金屬線171b和第二金屬線172b作為微納凸起可增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0156]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0157]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。第二金屬線基底層和第二金屬線的材料可參見實施例五的描述。絕緣芯的材料可參見實施例1 的描述。
[0158]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二金屬線層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二金屬線上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二金屬線之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和金屬線層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0159]可選地，上述實施例十七的絕緣芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0160]可選地，上述實施例十七也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。
[0161]圖18為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十八的軸向截面結構示意圖。如圖18所示,該摩擦電壓力感應電纜包括絕緣芯180以及由內至外依次包裹絕緣芯180的第一金屬線層181、第二高分子聚合物絕緣層182、第二金屬線層183、屏蔽層184和保護層185。第一金屬線層181、第二高分子聚合物絕緣層182和第二金屬線層183屬于摩擦電結構層，其中，第一金屬線層181為第一結構層，第二高分子聚合物絕緣層182和第二金屬線層183為第二結構層。絕緣芯180為圓柱體結構，依次包裹該絕緣芯180的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與絕緣芯180同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0162]第一金屬線層181包括第一金屬線基底層181a和形成在第一金屬線基底層181a的一側表面上的第一金屬線181b,第二金屬線層183包括第二金屬線基底層183a和形成在第二金屬線基底層183a的一側表面上的第二金屬線183b。第一金屬線層181不具有第一金屬線181b的一側表面緊固包裹絕緣芯180。第二高分子聚合物絕緣層182形成在第二金屬線層183具有第二金屬線183b的一側表面，并且對應于第二金屬線183b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第二高分子聚合物絕緣層182的材料涂覆在第二金屬線基底層183a的具有第二金屬線183b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第二高分子聚合物絕緣層182 ;然后將形成有第二高分子聚合物絕緣層182的第二金屬線層183包裹第一金屬線層181，使得第二高分子聚合物絕緣層182具有凸起結構的一側表面與第一金屬線層181具有第一金屬線181b的一側表面(即第一結構層的外側表面)接觸形成摩擦界面。接著，屏蔽層184緊固包裹第二金屬線層183，保護層185緊固包裹屏蔽層184。
[0163]在本實施例中，第一金屬線181b為第一輸出電極，第二金屬線183b為第二輸出電極，第一金屬線181b和第二金屬線183b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第一金屬線181b和第二金屬線183b分別為電纜的信號輸出端，因此本實施例中第一金屬線181b和第二金屬線183b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第一金屬線層181為第一結構層的摩擦層，第二金屬線層183以及其上形成的第二高分子聚合物絕緣層182為第二結構層的摩擦層，第一金屬線層181與第二高分子聚合物絕緣層182之間形成摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層182與第一金屬線181b接觸摩擦的同時，也與第一金屬線基底層181a接觸摩擦。第一金屬線181b既起到和第二高分子聚合物絕緣層182摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。另外，由于第二高分子聚合物絕緣層182也具有微納凸起結構，使得形成摩擦界面的兩個表面都具有`微納結構，摩擦效果更佳。
[0164]本實施例中，第一金屬線和第二金屬線的具體結構和尺寸、間距都可參見實施例一的描述。
[0165]本實施例中，第一金屬線基底層、第一金屬線、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。第二金屬線基底層和第二金屬線的材料可參見實施例五的描述。第二高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四的描述。絕緣芯的材料可參見實施例1^一的描述。
[0166]優(yōu)選地，第二高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為Iym至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第二高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。
[0167]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第一金屬線層與第二高分子聚合物絕緣層相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在第一金屬線和第二金屬線上感應出電荷，從而導致第一金屬線和第二金屬線之間出現電勢差。由于第一金屬線和第二金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在第一金屬線和第二金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的第一金屬線和第二金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0168]可選地，上述實施例十八的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0169]可選地，上述實施例十八也可包括兩根以上并排平行設置的絕緣芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的絕緣芯。
[0170]在上述實施例1^一至實施例十八的結構中，第一結構層都僅包括作為摩擦層的第一金屬線層，可選地將上述各圖結構中的第一結構層替換為由內至外依次包裹電極芯或絕緣芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，其中第一高分子聚合物絕緣層形成在第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，第一高分子聚合物絕緣層對應于第一金屬線的位置具有凸起結構，第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹電極芯或絕緣芯。除了第一結構層的結構不同之外，其它結構和材料都與上述實施例描述的相同。具體結構可參見如下圖19至圖26。
[0171]圖19為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例十九的軸向截面結構示意圖。如圖19所示，第一結構層包括第一金屬線層190和第一高分子聚合物絕緣層191，其它結構和材料都與圖11對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0172]圖20為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十的軸向截面結構示意圖。如圖20所示，第一結構層包括第一金屬線層200和第一高分子聚合物絕緣層201，其它結構和材料都與圖12對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0173]圖21為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二i 的軸向截面結構不意圖。如圖21所不,第一結構層包括第一金屬線層210和第一高分子聚合物絕緣層211，其它結構和材料都與圖13對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0174]圖22為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十二的軸向截面結構示意圖。如圖22所示，第一結構層包括第一金屬線層220和第一高分子聚合物絕緣層221，其它結構和材料都與圖14對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0175]圖23為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十三的軸向截面結構示意圖。如圖23所示，第一結構層包括第一金屬線層230和第一高分子聚合物絕緣層231，其它結構和材料都與圖15對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0176]圖24為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十四的軸向截面結構示意圖。如圖24所示，第一結構層包括第一金屬線層240和第一高分子聚合物絕緣層241，其它結構和材料都與圖16對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0177]圖25為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十五的軸向截面結構不意圖。如圖25所不,第一結構層包括第一金屬線層250和第一高分子聚合物絕緣層251，其它結構和材料都與圖17對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0178]圖26為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十六的軸向截面結構不意圖。如圖26所不,第一結構層包括第一金屬線層260和第一高分子聚合物絕緣層261，其它結構和材料都與圖18對應的實施例相同，在此不再贅述。
[0179]在上述實施例十九至實施例二十六中，第一高分子聚合物絕緣層的材料可以為聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種?？蛇x地，第一高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度優(yōu)選為Iym至100 μ m,凸起之間的間距優(yōu)選為IOOnm至10mm。第一高分子聚合物絕緣層的厚度優(yōu)選為500nm至500 μ m。
[0180]圖27為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十七的軸向截面結構示意圖。如圖27所示,該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯270以及由內至外依次包裹電極芯270的第三金屬線層271、屏蔽層272和保護層273。其中，第三金屬線層271屬于摩擦電結構層。電極芯270為圓柱體結構，依次包裹該電極芯270的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯270同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0181]第三金屬線層271包括第三金屬線基底層271a和形成在第三金屬線基底層271a的一側表面上的第三金屬線271b。第三金屬線層271包裹電極芯270，第三金屬線層271具有第三金屬線271b的一側表面與電極芯270接觸形成摩擦界面。屏蔽層272緊固包裹第三金屬線基底層271a，保護層273緊固包裹屏蔽層272。
[0182]在本實施例中，電極芯270為第一輸出電極,第三金屬線271b為第二輸出電極，即電極芯270和第三金屬線271b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第三金屬線271b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第三金屬線271b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。第三金屬線層271具有第三金屬線271b的一側表面與電極芯270之間形成摩擦界面。具體地，電極芯270與第三金屬線271b接觸摩擦的同時，也與第三金屬線基底層271a接觸摩擦。第三金屬線271b既起到和電極芯270摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0183]本實施例中，第三金屬線的具體結構和尺寸、間距可參見實施例一中有關第一金屬線的描述。第三金屬線基底層的材料也可參見實施例一中有關第一金屬線基底層的描述。
[0184]電極芯、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。
[0185]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第三金屬線層與電極芯相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第三金屬線上感應出電荷，從而導致電極芯和第三金屬線之間出現電勢差。由于電極芯和第三金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第三金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第三金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和電極芯之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0186]可選地，上述實施例二十七的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0187]可選地，上述實施例二十七也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0188]圖28為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十八的軸向截面結構示意圖。如圖28所示,該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯280以及由內至外依次包裹電極芯280的第三金屬線層281、第三電極層282、屏蔽層283和保護層284。其中，第三金屬線層281和第三電極層282屬于摩擦電結構層。電極芯280為圓柱體結構，依次包裹該電極芯280的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯280同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0189]第三金屬線層281包括第三金屬線基底層281a和形成在第三金屬線基底層281a的一側表面上的第三金屬線281b。第三金屬線層281包裹電極芯280，第三金屬線層281具有第三金屬線281b的一側表面與電極芯280接觸形成摩擦界面。第三電極層282緊固包裹第三金屬線基底層281a，屏蔽層283緊固包裹第三電極層282，保護層284緊固包裹屏蔽層283。
[0190]在本實施例中，電極芯280為第一輸出電極,第三電極層282為第二輸出電極，即電極芯280和第三電極層282為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。第三金屬線層281具有第三金屬線281b的一側表面與電極芯280之間形成摩擦界面。具體地，電極芯280與第三金屬線281b接觸摩擦的同時，也與第三金屬線基底層281a接觸摩擦。第三金屬線281b既起到和電極芯280摩擦的作用，也作為微納凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。
[0191]本實施例中，第三金屬線的具體結構和尺寸、間距可參見實施例一中有關第一金屬線的描述。第三金屬線基底層的材料也可參見實施例一中有關第一金屬線基底層的描述。第三電極層的材料也可參見實施例一中有關第二電極層的描述。
[0192]電極芯、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。
[0193]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第三金屬線層與電極芯相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第三電極層上感應出電荷，從而導致電極芯和第三電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第三電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第三電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第三電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過金屬線層和電極芯之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。[0194]可選地，上述實施例二十八的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0195]可選地，上述實施例二十八也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0196]圖29為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例二十九的軸向截面結構示意圖。如圖29所示,該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯290以及由內至外依次包裹電極芯290的第三高分子聚合物絕緣層291、第三金屬線層292、屏蔽層293和保護層294。其中，第三高分子聚合物絕緣層291和第三金屬線層292屬于摩擦電結構層。電極芯290為圓柱體結構，依次包裹該電極芯290的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯290同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0197]第三金屬線層292包括第三金屬線基底層292a和形成在第三金屬線基底層292a的一側表面上的第三金屬線292b。第三高分子聚合物絕緣層291形成在第三金屬線層292具有第三金屬線292b的一側表面，并且對應于第三金屬線292b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第三高分子聚合物絕緣層291的材料涂覆在第三金屬線層292的具有第三金屬線292b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第三高分子聚合物絕緣層291 ;然后將形成有第三高分子聚合物絕緣層291的第三金屬線層292包裹電極芯290，使得第三高分子聚合物絕緣層291具有凸起結構的一側表面與電極芯290接觸形成摩擦界面。接著，屏蔽層293緊固包裹第三金屬線基底層292a，保護層294緊固包裹屏蔽層293。
[0198]在本實施例中，電極芯290為第一輸出電極，第三金屬線292b為第二輸出電極，即電極芯290和第三金屬線292b為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。由于第三金屬線292b為電纜的一個信號輸出端，因此本實施例中第三金屬線292b優(yōu)選為能夠形成通路的結構，如井字狀結構，這樣在摩擦時能夠感應出更多的電荷，進而提高發(fā)電效率。
[0199]本實施例中，第三金 屬線的具體結構和尺寸、間距可參見實施例一中有關第一金屬線的描述。第三金屬線基底層的材料也可參見實施例一中有關第一金屬線基底層的描述。第三高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四中有關第二高分子聚合物絕緣層的材料的描述。
[0200]電極芯、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。
[0201]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第三高分子聚合物絕緣層與電極芯相互摩擦產生靜電荷,靜電荷在電極芯和第三金屬線上感應出電荷,從而導致電極芯和第三金屬線之間出現電勢差。由于電極芯和第三金屬線之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第三金屬線之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第三金屬線之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過高分子聚
合物絕緣層和電極芯之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小--對應
的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0202]可選地，上述實施例二十九的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0203]可選地，上述實施例二十九也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯。
[0204]圖30為本實用新型提供的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的實施例三十的軸向截面結構示意圖。如圖30所示，該摩擦電壓力感應電纜包括電極芯300以及由內至外依次包裹電極芯300的第三高分子聚合物絕緣層301、第三金屬線層302、第三電極層303、屏蔽層304和保護層305。其中，第三高分子聚合物絕緣層301、第三金屬線層302和第三電極層303屬于摩擦電結構層。電極芯300為圓柱體結構，依次包裹該電極芯300的各層的徑向截面為環(huán)形結構，各層與電極芯300同軸設置，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為圓柱體結構。
[0205]第三金屬線層302包括第三金屬線基底層302a和形成在第三金屬線基底層302a的一側表面上的第三金屬線302b。第三高分子聚合物絕緣層301形成在第三金屬線層302具有第三金屬線302b的一側表面，并且對應于第三金屬線302b的位置具有凸起結構。具體地，采用旋轉涂覆、刮涂、絲網印刷或靜電噴涂等方法將上述形成第三高分子聚合物絕緣層301的材料涂覆在第三金屬線層302的具有第三金屬線302b的一側表面上，形成具有微納凸起結構的第三高分子聚合物絕緣層301 ;然后將形成有第三高分子聚合物絕緣層301的第三金屬線層302包裹電極芯300，使得第三高分子聚合物絕緣層301具有凸起結構的一側表面與電極芯300接觸形成摩擦界面。接著，第三電極層303緊固包裹第三金屬線基底層302a，屏蔽層304緊固包裹第三電極層303，保護層305緊固包裹屏蔽層304。
[0206]在本實施例中，電極芯300為第一輸出電極,第三電極層303為第二輸出電極，即電極芯300和第三電極層303為摩擦電壓力感應電纜的信號輸出端。
[0207]本實施例中，第三金屬線的具體結構和尺寸、間距可參見實施例一中有關第一金屬線的描述。第三金屬線基底層的材料也可參見實施例一中有關第一金屬線基底層的描述。第三電極層的材料也可參見實施例一中有關第二電極層的描述。第三高分子聚合物絕緣層的材料可參見實施例四中有關第二高分子聚合物絕緣層的材料的描述。
[0208]電極芯、屏蔽層和保護層的材料可參見實施例一的描述。
[0209]下面具體介紹一下本實施例的摩擦電壓力感應電纜的工作原理:當該摩擦電壓力感應電纜的各層發(fā)生機械形變時，摩擦電壓力感應電纜中的第三高分子聚合物絕緣層與電極芯相互摩擦產生靜電荷，靜電荷在電極芯和第三高分子聚合物絕緣層上感應出電荷，從而導致電極芯和第三電極層之間出現電勢差。由于電極芯和第三電極層之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。當該摩擦電壓力感應電纜的各層恢復到原來狀態(tài)時，這時形成在電極芯和第三電極層之間的內電勢消失，此時已平衡的電極芯和第三電極層之間將再次產生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。在具體應用中，上述摩擦電壓力感應電纜在受力條件下，通過高分子聚合物絕緣層和電極芯之間的摩擦，能夠產生與施加到壓力感應電纜上的壓力大小一一對應的電壓信號，壓力與電壓信號的關系優(yōu)選為單調遞增關系或線性關系。
[0210]可選地，上述實施例三十的電極芯也可為橢圓形或長方體結構，由此形成的摩擦電壓力感應電纜也為橢圓柱體結構或長方體結構。
[0211]可選地，上述實施例三十也可包括兩根以上并排平行設置的電極芯或多根分層設置且各層包括至少兩根平行設置的電極芯。
[0212]在上述實施例十五、實施例十六、實施例二十三、實施例二十四、實施例二十七至三十中，都是由電極芯作為第一輸出電極，本實用新型不僅限于此。作為另一種實施方式，將上述電極芯替換為包括絕緣芯和包裹絕緣芯的電極層的支撐芯，其它結構由內至外依次包裹該支撐芯，在這類結構中，電極層作為第一輸出電極。電極層的材料可以為銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。絕緣芯的材料可以為聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。在實施例二十七至三十中，如將電極芯替換為包括絕緣芯和電極層的支撐芯，則由電極層與摩擦電結構層的相應結構之間形成摩擦界面。
[0213]上述各實施例提供了多種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜的具體結構，這些結構的核心共同點都是以支撐芯為中心軸，外周包裹構成摩擦發(fā)電機的各層材料，摩擦發(fā)電機的摩擦層包括金屬線層形成的凸起結構?；谠摵诵墓餐c，在上述結構的基礎上做任何的修改和變型都應屬于本實用新型所要保護的范圍。比如，在上述包括第一結構層和第二結構層的結構中，將第一結構層和第二結構層進行相對稱的對調，第二結構層設置在內側，第一結構層設置在外側，也是可實現的結構。再比如，在支撐芯的外周包裹多個摩擦發(fā)電機，該多個摩擦發(fā)電機之間可以并聯(lián)和/串聯(lián)，增加電纜的信號輸出強度。
[0214]本實用新型提供的上述采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜針對現有技術中微納結構制作困難的問題，采用在金屬線基底層上設置有金屬線的方式，形成具有微納結構的高分子聚合物絕緣層或者設置有金屬線的基底摩擦層，從而制得的電纜具有靈敏度高、響應速度快、使用壽命長的特點，更重要的是采用熱壓的方式在金屬線基底層上形成金屬線凸起結構，工藝簡單，不存在脫模困難的問題，使得產品合格率提高，且有利于電纜大規(guī)模批量生產,也極大的節(jié)約了成本。
[0215]最后，需要注意的是:以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例子，當然本領域的技術人員可以對本實用新型進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，均應認為是本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，包括:支撐芯以及包裹所述支撐芯的摩擦電結構層；所述支撐芯和/或所述摩擦電結構層包括作為輸出電極的結構； 所述摩擦電結構層包括形成摩擦界面的第一結構層和第二結構層；其中，所述第一結構層至少包括第一金屬線層，所述第一金屬線層包括第一金屬線基底層和形成在所述第一金屬線基底層的一側表面上的第一金屬線；和/或，所述第二結構層至少包括第二金屬線層，所述第二金屬線層包括第二金屬線基底層和形成在所述第二金屬線基底層的一側表面上的第二金屬線； 或者，所述摩擦電結構層與所述支撐芯之間形成摩擦界面，所述摩擦電結構層包括第三金屬線層，所述第三金屬線層包括第三金屬線基底層和形成在所述第三金屬線基底層的一側表面上的第三金屬線。
2.根據權利要求1所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述支撐芯為電極芯，所述電極芯為第一輸出電極； 或者，所述支撐芯包括絕緣芯以及包裹所述絕緣芯的電極層，所述電極層為第一輸出電極。
3.根據權利要求2所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一結構層包括第一金屬線層；或者，所述第一結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，所述第一高分子聚合物絕緣層形成在所述第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，所述第一高分子聚合物絕緣層對應于所述第一金屬線的位置具有凸起結構； 所述第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹所述支撐芯。
4.根據權利要求1所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述支撐芯為絕緣芯。
5.根據權利要求4所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一結構層包括第一金屬線層；或者，所述第一結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第一金屬線層和第一高分子聚合物絕緣層，所述第一高分子聚合物絕緣層形成在所述第一金屬線層具有第一金屬線的一側表面上，所述第一高分子聚合物絕緣層對應于所述第一金屬線的位置具有凸起結構； 所述第一金屬線層不具有第一金屬線的一側表面緊固包裹所述支撐芯，所述第一金屬線為第一輸出電極。
6.根據權利要求3所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第二結構層包括第二電極層，所述第二電極層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層；所述第二高分子聚合物絕緣層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二金屬線層和第二電極層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極層為第二輸出電極；或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層、第二金屬線層和第二電極層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極層為第二輸出電極。
7.根據權利要求5所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第二結構層包括第二電極層，所述第二電極層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層；所述第二高分子聚合物絕緣層與所述第一結構層之間形成摩擦界面，所述第二電極層為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二金屬線層和第二電極層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極層為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層、第二金屬線層和第二電極層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二電極 層為第二輸出電極。
8.根據權利要求3所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第二結構層包括第二金屬線層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二金屬線層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極。
9.根據權利要求5所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第二結構層包括第二金屬線層，所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極； 或者，所述第二結構層包括由內至外依次設置的第二高分子聚合物絕緣層和第二金屬線層，所述第二高分子聚合物絕緣層形成在所述第二金屬線層具有第二金屬線的一側表面，并且對應于所述第二金屬線的位置具有凸起結構，所述第二高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述第一結構層的外側表面接觸形成摩擦界面；所述第二金屬線為第二輸出電極。
10.根據權利要求2所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述摩擦電結構層包括包裹所述支撐芯的第三金屬線層，所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三金屬線為第二輸出電極； 或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三金屬線層和第三電極層，所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三電極層為第二輸出電極； 或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三高分子聚合物絕緣層和第三金屬線層，所述第三高分子聚合物絕緣層形成在所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面，并且對應于所述第三金屬線的位置具有凸起結構，所述第三高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三金屬線為第二輸出電極； 或者，所述摩擦電結構層包括由內至外依次包裹所述支撐芯的第三高分子聚合物絕緣層、第三金屬線層和第三電極層，所述第三高分子聚合物絕緣層形成在所述第三金屬線層具有第三金屬線的一側表面，并且對應于所述第三金屬線的位置具有凸起結構，所述第三高分子聚合物絕緣層具有凸起結構的一側表面與所述支撐芯接觸形成摩擦界面；所述第三電極層為第二輸出電極。
11.根據權利要求1-10任一項所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，還包括:依次設置在所述摩擦電結構層外周的屏蔽層和保護層。
12.根據權利要求1-10任一項所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述摩擦電壓力感應電纜為圓柱體結構或橢圓柱體結構或長方體結構。
13.根據權利要求11所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述摩擦電壓力感應電纜為圓柱體結構或橢圓柱體結構或長方體結構。
14.根據權利要求2或4所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述電極芯或所述絕緣芯為多根；多根電極芯或絕緣芯并排平行設置，或者，多根電極芯或絕緣芯分層設置，各層包括至少兩根并排平行設置的電極芯或絕緣芯。
15.根據權利要求1-10任一項所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線為條紋狀結構、Z狀結構、叉指狀結構、井字狀結構或菱形狀結構。
16.根據權利要求11所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線為條紋狀結構、Z狀結構、叉指狀結構、井字狀結構或菱形狀結構。
17.根據權利要求15所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線截面為圓形時，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線的截面的直徑為500nm至500 μ m ;所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線之間的間距為IOOnm至IOmm ;或 所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線截面為矩形時，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線的截面的高度為500nm至500 μ m,寬度為500nm至500 μ m ;所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線之間的間距為IOOnm至10mm。
18.根據權利要求16所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于: 所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線截面為圓形時，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線的截面的直徑為500nm至500 μ m ;所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線之間的間距為IOOnm至IOmm ;或 所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線截面為矩形時，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線的截面的高度為500nm至500 μ m,寬度為500nm至500 μ m ;所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線之間的間距為IOOnm至10mm。
19.根據權利要求1所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一金屬線或第二金屬線或第三金屬線的材料為金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴、鑰;、招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
20.根據權利要求1所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一金屬線基底層或第二金屬線基底層或第三金屬線基底層的材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯、再生聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯或聚氨酯。
21.根據權利要求11所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述屏蔽層的材料為金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；所述保護層的材料為聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、脲醛樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚丙烯或橡膠。
22.根據權利要求2、3、6、7、8、9或10所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述電極芯或電極層或第二電極層或第三電極層的材料為銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金 屬或合金；所述金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鶴或鑰;；所述合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
23.根據權利要求3、5、6、7、8、9或10所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層或第三高分子聚合物絕緣層的材料為聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種。
24.根據權利要求3、5、6、7、8、9或10所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層或第三高分子聚合物絕緣層上形成的凸起結構為微納凸起結構，該微納凸起結構中凸起的高度為Iym至100 μ m,凸起之間的間距為IOOnm至IOmm ;所述第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層或第三高分子聚合物絕緣層的厚度為500nm至500 μ m。
25.根據權利要求2或4所述的采用金屬線復合材料的摩擦電壓力感應電纜，其特征在于，所述絕緣芯的材料為聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
【文檔編號】G01L1/16GK203534734SQ201320563719
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】徐傳毅, 王竹 申請人:納米新能源（唐山）有限責任公司