一種摩擦發(fā)電裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到能源設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種摩擦發(fā)電裝置及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的摩擦發(fā)電裝置如圖1所示:其包含配重10，設(shè)置在配重上的上電極，設(shè)置在上電極上的高分子絕緣層20，還包括與高分子絕緣層20相對的下電極30，且下電極30與配重10之間通過彈性支撐裝置40連接。在使用時(shí)，下電極30與高分子絕緣層20之間的摩擦作用及靜電誘導(dǎo)效應(yīng)，相當(dāng)于一個(gè)電池結(jié)構(gòu)。這種裝置可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，具有廣泛的應(yīng)用前景。這種裝置利用的是兩種材料表面摩擦，使其中一種材料獲得電子，另外一種材料失去電子，從而在摩擦?xí)r產(chǎn)生電能，但現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦發(fā)電裝置效率比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種摩擦發(fā)電裝置及其制備方法，用以提高摩擦發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
[0004]本發(fā)明提供了一種摩擦發(fā)電裝置，該裝置包括相對而置的第一基板及第二基板，且所述第一基板及所述第二基板之間通過多個(gè)彈性柱支撐，其中，沿所述第一基板指向所述第二基板的方向，所述第一基板朝向第二基板的一面層疊設(shè)置有第一導(dǎo)電電極及絕緣高分子膜層；所述第二基板朝向所述第一基板的一面設(shè)置有感光樹脂層，所述感光樹脂層具有曝光形成的凹凸形結(jié)構(gòu)，還包括覆蓋在所述感光樹脂層上的凹凸形結(jié)構(gòu)上形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)面的第二導(dǎo)電電極。在上述技術(shù)方案中，通過采用在第二電極及絕緣高分子膜層上相對的兩個(gè)面上的至少一個(gè)面上形成凹凸形結(jié)構(gòu)的面，從而使得第一基板及第二基板相對運(yùn)動時(shí)，增加了第二電極及絕緣高分子膜層摩擦?xí)r的摩擦力，從而提高了整個(gè)摩擦裝置在摩擦發(fā)電時(shí)的效率。
[0005]優(yōu)選地，所述絕緣高分子膜層朝向所述第二導(dǎo)電電極的一面具有凹凸形結(jié)構(gòu)。在絕緣高分子膜層上形成凹凸形結(jié)構(gòu)來提高摩擦力。
[0006]優(yōu)選地，所述第一電極及所述第二電極之間具有感光樹脂層，所述感光樹脂層具有曝光形成的凹凸形結(jié)構(gòu)，所述第二導(dǎo)電電極覆蓋在所述感光樹脂層上的凹凸形結(jié)構(gòu)上形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)的面。在第二導(dǎo)電電極上形成凹凸形結(jié)構(gòu)來提高摩擦力。
[0007]優(yōu)選地，所述第一基板及第二基板至少一個(gè)為聚酰亞胺柔性基板。
[0008]優(yōu)選地，每個(gè)彈性柱包含第一彈性柱及與第一彈性柱連接的第二彈性柱，其中所述第一彈性柱與第二彈性柱的接觸面積小于第二彈性柱的橫截面積。通過兩個(gè)彈性柱來提高彈性恢復(fù)力。
[0009]優(yōu)選地，所述彈性柱為彈性樹脂材料制作的柱體。具有較佳的彈性恢復(fù)性能。
[0010]優(yōu)選地，還包括封框膠，所述封框膠將所述相對而置的第一基板及第二基板密封，所述封框膠采用具有彈性形變的膠體。提高了密封效果，進(jìn)而提高了整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明還提供了一種摩擦發(fā)電裝置的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0012]形成第一基板；
[0013]在第一基板上形成第一導(dǎo)電電極；
[0014]在第一導(dǎo)電電極上形成絕緣高分子膜層；
[0015]形成第二基板；
[0016]在第二基板上形成感光樹脂層；
[0017]在所述感光樹脂層上曝光形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)的表面，在所述凹凸形結(jié)構(gòu)上濺射金屬形成第二導(dǎo)電電極；
[0018]將第一基板及第二基板相對而置，并通過彈性柱支撐；所述絕緣高分子膜層與所述第二導(dǎo)電電極相對而置。
[0019]在上述技術(shù)方案中，通過設(shè)置的凹凸形結(jié)構(gòu)增加了摩擦發(fā)電裝置在摩擦?xí)r的摩擦力，進(jìn)而提高了摩擦發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
[0020]還包括:在所述絕緣高分子膜層上通過等離子體處理形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)的面。在絕緣高分子膜層上形成凹凸形結(jié)構(gòu)來提高摩擦面積。
[0021]優(yōu)選地，所述形成第一基板及形成第二基板包括:
[0022]在玻璃基板上形成第一聚酰亞胺柔性基板；
[0023]在玻璃基板上形成第二聚酰亞胺柔性基板。
[0024]優(yōu)選地，還包括通過封框膠將相對而置的第一基板及第二基板密封。提高了密封效果，進(jìn)而提高了整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。
[0025]優(yōu)選地，還包括將第一基板及第二基板上的玻璃基板剝離。
【附圖說明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦發(fā)電裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4a?圖41為圖3提供的摩擦發(fā)電裝置的制備流程圖。
[0030]附圖標(biāo)記:
[0031]10-配重20-高分子絕緣層30-下電極
[0032]40-彈性支撐裝置1-第一基板2-第一導(dǎo)電電極
[0033]3-絕緣高分子膜層31-凹凸形結(jié)構(gòu)4-彈性柱
[0034]41-第一彈性柱42-第二彈性柱5-封框膠
[0035]6-第二基板7-感光樹脂層71-凹凸形結(jié)構(gòu)
[0036]8-第二導(dǎo)電電極
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了提高摩擦發(fā)電裝置的發(fā)電效率，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種摩擦發(fā)電裝置，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過采用在絕緣高分子膜層及第二導(dǎo)電電極相對的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上形成凹凸形結(jié)構(gòu)，從而提高了在兩個(gè)基板在相對運(yùn)動時(shí)的摩擦力，進(jìn)而提高了摩擦發(fā)電的效率。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下以非限制性的實(shí)施例為例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038]如圖2及圖3所示，圖2及圖3示出了不同結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電裝置的示意圖。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種摩擦發(fā)電裝置，該裝置包括相對而置的第一基板I及第二基板6，且第一基板I及第二基板6之間通過多個(gè)彈性柱4支撐，其中，沿第一基板I指向第二基板6的方向，第一基板I朝向第二基板6的一面層疊設(shè)置有第一導(dǎo)電電極2及絕緣高分子膜層3 ;第二基板6朝向第一基板I的一面設(shè)置有感光樹脂層7，所述感光樹脂層7具有曝光形成的凹凸形結(jié)構(gòu)71，還包括覆蓋在所述感光樹脂層7上的凹凸形結(jié)構(gòu)71上形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)面的第二導(dǎo)電電極8。
[0040]在上述實(shí)施例中，通過采用在第二電極及絕緣高分子膜層3上相對的兩個(gè)面上的至少一個(gè)面上形成凹凸形結(jié)構(gòu)的面，從而使得第一基板I及第二基板6相對運(yùn)動時(shí)，增加了第二電極及絕緣高分子膜層3摩擦?xí)r的摩擦力，從而提高了整個(gè)摩擦裝置在摩擦發(fā)電時(shí)的效率，并且通過在感光樹脂層7上形成凹凸形結(jié)構(gòu)71，并通過濺射的方式在凹凸形結(jié)構(gòu)上形成第二導(dǎo)電電極8從而方便了第二導(dǎo)電電極8形成，簡化了第二導(dǎo)電電極8在形成凹凸形結(jié)構(gòu)時(shí)的難度。此外，由于感光樹脂層7具有一定的韌性，這樣使得覆蓋在感光樹脂層7上的第二導(dǎo)電電極8也具有一定的延展性，更好的與絕緣高分子膜層3接觸，增大摩擦面積，提高摩擦效率。
[0041]為了方便對本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦發(fā)電裝置的理解，下面以結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例及附圖對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0042]在上述描述中提到的且絕緣高分子膜層3上及第二導(dǎo)電電極8上相對的兩個(gè)面中，至少有一個(gè)面為具有凹凸形結(jié)構(gòu)的面?？梢圆捎貌煌慕Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，即既可以采用一個(gè)面上設(shè)置凹凸形結(jié)構(gòu)，也可以兩個(gè)面上同時(shí)采用凹凸形結(jié)構(gòu)。
[0043]實(shí)施例1
[0044]如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦發(fā)電裝置的一種結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，采用一個(gè)面上形成凹凸形結(jié)構(gòu)31，以增大摩擦發(fā)電裝置的兩個(gè)基板在運(yùn)動時(shí)的摩擦力。
[0045]優(yōu)選地，其結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)相對設(shè)置的第一基板I及第二基板6，且第一基板I及第二基板6之間通過多個(gè)彈性柱4支撐，其中，沿第一基板I指向第二基板6的方向，第一基板I朝向第二基板6的一面層疊設(shè)置有第一導(dǎo)電電極2及絕緣高分子膜層3 ;第二基板6朝向第一基板I的一面設(shè)置有第二導(dǎo)電電極8 ;且第二導(dǎo)電電極8朝向絕緣高分子膜層3的一面設(shè)置有凹凸形結(jié)構(gòu)，從而提高了絕緣高分子膜層3與第二導(dǎo)電電極8摩擦?xí)r的摩擦力，進(jìn)而提高了摩擦發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
[0046]此外，在采用上述第二導(dǎo)電電極8形成凹凸形結(jié)構(gòu)時(shí)，由于第二導(dǎo)電電極8為金屬層，在其表面形成凹凸形結(jié)構(gòu)比較困難，因此，本實(shí)施例通過采用以下結(jié)構(gòu)來形成凹凸形結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，第二基板6及第二導(dǎo)電電極8之間具有感光樹脂層7，感光樹脂層7具有曝光形成的凹凸形結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)電電極8覆蓋在感光樹脂層7上的凹凸形結(jié)構(gòu)上形成具有凹凸形結(jié)構(gòu)的面。在優(yōu)選制作時(shí)，首先在第二基板6上形成感光樹脂層7，之后通過曝光工藝在感光樹脂層7上形成凹凸形結(jié)構(gòu)，在通過濺射工藝在凹凸形結(jié)構(gòu)上濺射金屬，形成第二導(dǎo)電電極8層，從而使得第二導(dǎo)電電極8能夠具有凹凸形結(jié)構(gòu)，以增加絕緣高分子膜層3與第二導(dǎo)電電極8摩擦?xí)r的摩擦面積。
[0047]其中的第一基板I及第二基板6至少一個(gè)為聚酰亞胺柔性基板。通過采用聚酰亞胺柔性基板作為支撐整個(gè)摩擦發(fā)電裝置的基板。
[0048]其中的彈性柱4作為一個(gè)提供恢復(fù)力的部件，在第一基板I或第二基板6中的至少一個(gè)基板受到外力相對運(yùn)動時(shí)，彈性柱4被壓縮，絕緣高分子膜層3及第二導(dǎo)電電極8摩擦并發(fā)電，完成這個(gè)過程后，當(dāng)外力撤銷后，彈性柱4在自身彈性力的作用下回復(fù)到初始狀態(tài)，從而帶動第一基板I及第二基板6恢復(fù)到初始位置。其中的彈性柱4可以選擇不同的彈性裝置來提供，既可以采用壓簧，也可以采用具有彈性性能的材料制作的柱體，如彈性金屬、橡膠等，較佳的，彈性柱4為彈性樹脂制作的柱體。優(yōu)選地，在彈性柱4的設(shè)置方面，較佳的如圖2所示，分別設(shè)置在第一導(dǎo)電電極2的兩側(cè)，從而使得第一基板I及第二基板6在受外力時(shí)，兩端的基板能夠承受彈性柱4提供的相同的阻力，從而保證第一基板I及第二基板6在運(yùn)動時(shí)，不會發(fā)生傾斜，使得絕緣高分子膜層3及第二導(dǎo)電電極8相對的兩個(gè)面在接觸時(shí)，能夠使得兩個(gè)平面能夠整體接觸，提高了摩擦?xí)r的接觸面積，進(jìn)而增大摩擦力。對于彈性柱4的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，每個(gè)彈性柱4包含第一彈性柱41及與第一彈性柱41連接的第二彈性柱42，其中第一彈性柱41與第二彈性柱42的接觸面積小于第二彈性柱42的橫截面積，較佳的，第一彈性柱體41及第二彈性柱體42均為圓柱體，即第一彈性柱41的直徑小于第二彈性柱42的直徑。將彈性柱4分成兩部分降低了彈性柱4的制作難度，由于現(xiàn)有工藝無法將彈性柱做的很厚，兩部分保證了工藝的可實(shí)現(xiàn)性，一大一小保證了兩部分對位時(shí)不會發(fā)生偏差，同時(shí)，也保證了支撐柱能夠具有較佳的支撐強(qiáng)度，在優(yōu)選使用時(shí)，當(dāng)?shù)谝换錓或第二基板6受到外力時(shí)，第一彈性支撐柱發(fā)生較大的形變量，第二支撐住發(fā)生較小的形變。
[0049]此外，本實(shí)施例提供的摩擦發(fā)電裝置還包含將第一基板I及第二基板6密封的封框膠5，通過封框膠5將第一基板I及第二基板6密封，從而形成一個(gè)密封裝置。保證設(shè)置在兩個(gè)基板之間的部件避免受到外界的腐蝕影響，提高整個(gè)摩擦發(fā)電裝置的穩(wěn)定性。其中的封框膠5采用具有彈性形變的膠體，如橡膠等。采用聚酰亞