1.一種基于褶皺導(dǎo)電薄膜的摩擦發(fā)電機,其特征在于,包括:
上摩擦層,包含:
上絕緣層(200),由柔性材料制備;
上電極(100),位于上絕緣層之上;
下摩擦層,包含:
襯底(400),由柔性材料制備;
下電極(300),位于襯底之上,由褶皺的導(dǎo)電薄膜材料制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述上摩擦層與所述下摩擦層之間在空間結(jié)構(gòu)上存在移動空間,能夠在外力作用下產(chǎn)生接觸摩擦、撤掉外力后二者分離開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述褶皺的導(dǎo)電薄膜,褶皺的形狀滿足:包含至少一個凸起或者凹槽,且該凸起或者凹槽大于材料本身的粗糙度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述褶皺的導(dǎo)電薄膜,褶皺的尺寸滿足:凸起的波峰位置或者凹槽的波谷位置距離平整平面的垂直高度h滿足:100nm≤h≤10μm;若干個凸起的相鄰兩個波峰或者凹槽的相鄰兩個波谷之間的距離D滿足:100nm≤D≤10μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述上電極為平整的導(dǎo)電薄膜或褶皺的導(dǎo)電薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述上電極(100)與下電極(300)的材料選用石墨烯、碳納米管、金、銀、鋁、鉑、銅或鎳;和/或
所述上絕緣層(200)與襯底(400)的材料選用以下群組中的一種或多種:聚二甲基硅氧烷、共聚酯、聚甲基硅樹脂、氨基硅樹脂和氟硅樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,所述上絕緣層(200)的厚度為:0.05mm~1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于,還包括:
連接件(500),設(shè)置在上摩擦層與下摩擦層邊緣兩側(cè),連接件上方與上摩擦層中的上絕緣層(200)相連,下方與下摩擦層中的下絕緣層(400)相連,將所述上摩擦層與下摩擦層連接起來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦發(fā)電機,其特征在于所述連接件為彈性連接件,厚度為:0.5mm~10mm。
10.一種如權(quán)利要求1所述的基于褶皺的導(dǎo)電薄膜的摩擦發(fā)電機的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
制備上摩擦層,包括:
采用柔性材料制備上絕緣層;
生長上電極,并把上電極轉(zhuǎn)移至上絕緣層之上;
制備下摩擦層,包括:
采用柔性材料制備襯底;
制備褶皺的導(dǎo)電薄膜,并把褶皺的導(dǎo)電薄膜轉(zhuǎn)移至襯底之上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法,其特征在于,所述制備包含褶皺的導(dǎo)電薄膜的下摩擦層的步驟包括:
生長電極材料;
將電極材料轉(zhuǎn)移到柔性聚合物上;
將柔性聚合物上的電極材料轉(zhuǎn)印到預(yù)拉伸的彈性膠帶上;
逐漸釋放彈性膠帶的應(yīng)力,待彈性膠帶回縮后,在電極材料表面形成褶皺形狀,得到褶皺電極;
在褶皺電極上涂一層柔性材料,加熱固化成膜;
將固化成膜的結(jié)構(gòu)放入溶劑中,通過溶脹效應(yīng)將彈性膠帶上的褶皺電極轉(zhuǎn)移到柔性襯底上,形成包含褶皺的導(dǎo)電薄膜的下摩擦層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法,其特征在于,所述彈性膠帶能承受的溫度高于80℃,其彈性模量在2~3Gpa。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法,其特征在于,所述彈性膠帶的型號為:3M VHB,預(yù)拉伸值δ滿足:0<δ≤1000%。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法,其特征在于,用具有粘彈性的絕緣材料代替所述彈性膠帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法,其特征在于,所述柔性材料選用以下群組中的一種或多種:聚二甲基硅氧烷、共聚酯、聚甲基硅樹脂、氨基硅樹脂和氟硅樹脂;和/或
所述溶劑選用甲苯、丙酮或氯仿中的一種或多種。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法,其特征在于,生長電極材料的方法為化學(xué)氣相沉積技術(shù)或磁控濺射。
17.一種摩擦發(fā)電機集成結(jié)構(gòu),其特征在于,包括:
M個根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機和一種支撐結(jié)構(gòu)(700),其中M為集成個數(shù);
所述支撐結(jié)構(gòu)(700)包括兩個平行樹立的支柱,從這兩個支柱上伸出來左右間隔錯開排列的多個橫向支撐架;所述每個摩擦發(fā)電機的上、下摩擦層分別與所述橫向支撐架通過物理加固或者膠粘的方式進行對稱分布。