本发明提供了发电效果改善的摩擦发电机及其制备方法。该方法包括：（1）在粘性材料薄膜至少一侧表面涂覆纳米颗粒，得到纳米薄膜层；（2）制成摩擦发电机，其中，第一聚合物材料层，和/或第二聚合物材料层，和/或居间薄膜层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。本发明摩擦发电机能够有效的降低粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
(1)在粘性材料薄膜至少一侧表面涂覆纳米颗粒，得到纳米薄膜层；
(2)制成摩擦发电机，所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，第二聚合物材料层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间电极层，第二聚合物材料层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间薄膜层，第二聚合物材料层和第二电极层；
其中，第一聚合物材料层，和/或第二聚合物材料层，和/或居间薄膜层由步骤(1)所得纳米薄膜层构成。
2.根据权利要求1所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷或软质聚氯乙烯。
3.根据权利要求1所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
5.根据权利要求3或4所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。
6.根据权利要求3或4所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。
7.根据权利要求6所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂是乙醇，异丙醇，丙酮或正己烷。
8.根据权利要求3所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.5g。
9.根据权利要求8所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.lg。
10.根据权利要求8或9所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
11.一种摩擦发电机，其特征在于，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，和第二电极层，其中第一聚合物材料层所用材料是在粘性材料薄膜一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的涂覆纳米颗粒的一侧表面相对第二电极层设置。
12.根据权利要求11所述的摩擦发电机，其特征在于，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷或软质聚氯乙烯。
13.根据权利要求11或12所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
14.根据权利要求13所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
15.根据权利要求11所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
16.根据权利要求11所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
17.根据权利要求15或16所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.5g。
18.根据权利要求15或16所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.lg。
19.根据权利要求17所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
20.根据权利要求18所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
21.根据权利要求11所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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；
第二电极层所用材料是金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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。
22.一种摩擦发电机，其特征在于，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层和第二聚合物材料层中的至少一层所用材料是在粘性材料薄膜一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层。
23.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷或软质聚氯乙烯。
24.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
25.根据权利要求24所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，钛酸钡，锡酸钡，聚苯胺，碳化硅，氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
26.根据权利要求22所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
27.根据权利要求22所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
28.根据权利要求26或27所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.5g。
29.根据权利要求28所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.lg。
30.根据权利要求28所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
31.根据权利要求29所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
32.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括居间电极层，所述居间电极层设置在第一聚合物材料层和第二聚合物材料层之间。
33.根据权利要求32所述的摩擦发电机，其特征在于，所述居间电极层为金属、金属氧化物、合金层，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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、嫁合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金，金属氧化物为铟锡氧化物。
34.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
35.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，当第一聚合物材料层或第二聚合物材料层不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
36.一种摩擦发电机，其特征在于，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间薄膜层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层和居间薄膜层中的至少一层，和/或第二聚合物材料层和居间薄膜层中的至少一层所用材料是粘性材料薄膜一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层。
37.根据权利要求36所述的摩擦发电机，其特征在于，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷或软质聚氯乙烯。
38.根据权利要求36所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
39.根据权利要求38所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙.纳米硫酸钡，钛酸钡，锡酸钡，聚苯胺，碳化硅，氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
40.根据权利要求36所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
41.根据权利要求36所述的摩擦发电机的制备方法，其特征在于，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
42.根据权利要求40或41所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.5g。
43.根据权利要求42所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.0lg-0.lg。
44.根据权利要求42所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
45.根据权利要求43所述的摩擦发电机，其特征在于，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
46.根据权利要求36所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
47.根据权利要求36所述的摩擦发电机，其特征在于，当第一聚合物材料层，或居间薄膜层，或第二聚合物材料层不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
发电效果改善的摩擦发电机及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及纳米材料领域，尤其是涉及一种应用纳米材料的摩擦发电机。
背景技术
[0002] 目前，能源问题是影响人类进步和可持续发展的重大课题之一。各种围绕新能源开发、可重复利用再生能源的研究正在世界各地如火如荼地进行着。
[0003] 采用摩擦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。并且，由于其具备环保、成本低、自驱动等特性，受到了广泛关注。随着王中林教授研究组研发的压电摩擦发电机实现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摩擦发电机相继问世。目前，摩擦发电机已能够驱动小型液晶显示屏、低功率发光二极管以及微型电子器件和模块等。
[0004] 其中，柔性透明摩擦发电机一经报道就引起了人们的广泛关注。在该类摩擦发电机的制作中，粘性材料薄膜例如聚二甲基硅氧烷（PDMS）或软质聚氯乙烯（PVC）是首选的性能优异材料之一。其中PDMS不但具有优良的柔性，高透光率，同时还具有很好的生物相容性，为该类摩擦发电机提供了广泛的应用空间。用于制作柔性透明摩擦发电机的PDMS在固化成膜后具有很好的橡胶弹性和变形性，当与另一光滑面接触后会紧密吸附在该表面，同时由于排尽了两接触面间的空气，大气压强进一步造成两摩擦面难以分离，因而直接制作的摩擦发电机难以有较好的输出性能。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：克服现有柔性摩擦发电机输出性能的缺陷，提供了一种发电效果改善的摩擦发电机及其制备方法，可以明显提高摩擦发电机的输出性能。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供的第一技术方案，一种摩擦发电机的制备方法，该方法包括：
[0007] （1）在粘性材料薄膜至少一侧表面涂覆纳米颗粒，得到纳米薄膜层；
[0008] （2）制成摩擦发电机，
[0009] 所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，第二聚合物材料层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间电极层，第二聚合物材料层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间薄膜层，第二聚合物材料层和第二电极层；
[0010] 其中，第一聚合物材料层，和/或第二聚合物材料层，和/或居间薄膜层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。
[0011] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或软质PVC。
[0012] 本发明所述软质PVC为增塑剂添加量大于25重量份的PVC，该软质PVC可以市购得到。
[0013] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
[0014] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
[0015] 前述的摩擦发电机的制备方法，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。
[0016] 前述的摩擦发电机的制备方法，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。
[0017] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述有机溶剂是乙醇，异丙醇，丙酮或正己烷。
[0018] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.5g。
[0019] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.1g。
[0020] 前述的摩擦发电机的制备方法，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
[0021] 本发明提供的第二技术方案，一种摩擦发电机，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，和第二电极层，其中第一聚合物材料层所用材料是在粘性材料薄膜一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的涂覆纳米颗粒的侧表面相对第二电极层设置。
[0022] 前述的摩擦发电机，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或软质PVC。
[0023] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
[0024] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
[0025] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0026] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0027] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.5g。
[0028] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.1g。
[0029] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
[0030] 前述的摩擦发电机，第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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；
[0031] 第二电极层所用材料是金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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。
[0032] 本发明提供的第三技术方案，一种摩擦发电机，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层和第二聚合物材料层中的至少一层所用材料是在粘性材料薄膜一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层。
[0033] 前述的摩擦发电机，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或软质PVC。
[0034] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
[0035] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
[0036] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0037] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0038] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.5g。
[0039] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.1g。
[0040] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
[0041] 前述的摩擦发电机，所述摩擦发电机进一步包括居间电极层，所述居间电极层设置在第一聚合物材料层和第二聚合物材料层之间。
[0042] 前述的摩擦发电机，所述居间电极层为金属、金属氧化物、合金层，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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，金属氧化物为铟锡氧化物。
[0043] 本发明图形化金属线-高分子聚合物层叠体是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。金属所用材料为金属或合金，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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。
[0044] 前述的摩擦发电机，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0045] 前述的摩擦发电机，当第一聚合物材料层或第二聚合物材料层不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
[0046] 本发明提供的第四技术方案，一种摩擦发电机，包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间薄膜层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层和居间薄膜层中的至少一层，和/或第二聚合物材料层和居间薄膜层中的至少一层所用材料是粘性材料薄膜侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层。
[0047] 前述的摩擦发电机，所述粘性材料薄膜所用材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或软质PVC。
[0048] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是非金属纳米颗粒或金属纳米颗粒。
[0049] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒是纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝，纳米碳酸钙，纳米硫酸钡，纳米钛酸钡，纳米锡酸钡，纳米聚苯胺，纳米碳化硅，纳米氮化硅，如下金属的纳米碳化物或纳米氮化物：Cr、Ti、V、Zr、Mo、W；纳米金颗粒，纳米银颗粒，纳米Ag-Cu合金颗粒，或纳米Au-Cu合金颗粒。
[0050] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒的固体粉末涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0051] 前述的摩擦发电机，将纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上，得到纳米薄膜层。
[0052] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.5g。
[0053] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.1g。
[0054] 前述的摩擦发电机，所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
[0055] 前述的摩擦发电机，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0056] 前述的摩擦发电机，当第一聚合物材料层，或居间薄膜层，或第二聚合物材料层不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。
[0057] 本发明摩擦发电机采用在粘性材料薄膜（例如聚二甲基硅氧烷（PDMS））薄膜侧表面上涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，能够有效的降低粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
附图说明
[0058] 图1为本发明摩擦发电机一种具体实施方式的立体结构示意图。
[0059] 图2为本发明图1摩擦发电机的剖面结构示意图。
[0060] 图3为本发明摩擦发电机另一种具体实施方式的立体结构示意图。
[0061] 图4为本发明图3摩擦发电机的剖面结构示意图。
[0062] 图5为本发明摩擦发电机另一种具体实施方式的立体结构示意图。
[0063] 图6为本发明图5摩擦发电机的剖面结构示意图。
[0064] 图7为本发明摩擦发电机另一种具体实施方式的立体结构示意图。
[0065] 图8为本发明图7摩擦发电机的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0066] 为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。
[0067] 本发明提供了一种摩擦发电机的制备方法，该方法包括：
[0068] （1）在粘性材料薄膜（优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜和软质聚氯乙烯（PVC））至少一侧表面涂覆纳米颗粒，得到纳米薄膜层。
[0069] 所述纳米颗粒是氧化物如纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝等；无机盐如纳米碳酸钙，纳米硫酸钡；复合金属氧化物钛酸钡，锡酸钡等；有机纳米粒子如聚苯胺；有机燃料纳米粒子；碳化物或氮化物纳米粒子如碳化硅，氮化硅，Cr、Ti、V、Zr、Mo、W等金属碳化物或氮化物；金属或合金纳米粒子如Au、Ag或Ag-Cu、Au-Cu等。所述纳米颗粒的涂覆量为每平米粘性材料薄膜表面涂覆0.01g-0.5g，优选0.01-0.1g。所述纳米颗粒粒径为5nm-800nm。
[0070] 纳米颗粒通过常规涂覆或喷涂的方法设置于粘性材料薄膜至少一侧表面上。例如将纳米颗粒的固体粉末直接涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。或者将纳米颗粒分散在有机溶剂（诸如乙醇，异丙醇，丙酮或正己烷）中。本发明对有机溶剂的用量没有特殊要求，纳米颗粒能够在有机溶剂中分散均匀即可，本领域技术人员可根据需要调节浓度配比，得到适用的浆料，然后将浆料涂覆在粘性材料薄膜的至少一侧表面上。
[0071] 本发明粘性材料薄膜可以是聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷为常规市售材料，其结构为
[0072] 本发明粘性材料薄膜可以是软质PVC。本发明所述软质PVC为增塑剂添加量大于25重量份的PVC，该软质PVC可以市购得到。
[0073] （2）制成摩擦发电机
[0074] 所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，和第二电极层，其中，第一聚合物材料层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。
[0075] 或者，所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层，和/或第二聚合物材料层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。
[0076] 或者，所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间电极层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层，和/或第二聚合物材料层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。
[0077] 或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一聚合物材料层，居间薄膜层，第二聚合物材料层和第二电极层，其中，第一聚合物材料层和/或居间薄膜层中的至少一层，和/或第二聚合物材料层和/或居间薄膜层由步骤（1）所得纳米薄膜层构成。
[0078] 下面详细说明应用纳米薄膜层的摩擦发电机的结构。
[0079] 图1和2所示是本发明一种具体实施方式的摩擦发电机1。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。其中，第一聚合物材料层12所用材料是上述的在粘性材料薄膜（优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜）一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，其厚度为100μm-500μm。
[0080] 该实施方式中，第一电极层11对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0081] 该实施方式中，第二电极层13所用材料可以是金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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。第二电极层13的厚度优选100μm-500μm，更优选200μm。
[0082] 当本发明该实施方式的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第一聚合物材料层12与第二电极层13表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一聚合物材料层12与第二电极层13之间的电容发生改变，从而导致第一聚合物材料层12与第二电极层13之间出现电势差。由于第一聚合物材料层12与第二电极层13之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本发明的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一聚合物材料层12与第二电极层13之间的内电势消失，此时已平衡的第一聚合物材料层12与第二电极层13之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。本发明该实施方式中，采用在粘性材料薄膜侧表面上涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，有效降低了粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
[0083] 图3和4所示是本发明另一种具体实施方式的摩擦发电机2。该摩擦发电机2包括层叠设置的第一电极层21，第一聚合物材料层22，第二聚合物材料层23和第二电极层24，其中，第一聚合物材料层22和第二聚合物材料层23中的至少一层所用材料是上述的在粘性材料薄膜（优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜）一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，其厚度为100μm-500μm。
[0084] 在该实施方式中，第一电极层21和第二电极层24对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0085] 第一聚合物材料层22和第二聚合物材料层23中的至少一层所用材料是上述纳米薄膜层。当第一聚合物材料层22或第二聚合物材料层23不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。此时，第一聚合物材料层22或第二聚合物材料层23厚度是100μm-500μm。
[0086] 当本发明该实施方式的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第一聚合物材料层22与第二聚合物材料层23表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一聚合物材料层22与第二聚合物材料层23之间的电容发生改变，从而导致第一电极层21和第二电极层24之间出现电势差。由于第一电极层21和第二电极层24之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本发明的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层21和第二电极层24之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层21和第二电极层24之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。本发明该实施方式中，采用在粘性材料薄膜侧表面上涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层作为第一聚合物材料层22和/或第二聚合物材料层23，有效降低了粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
[0087] 图5和6所示是本发明又一种具体实施方式的摩擦发电机3。该摩擦发电机3包括第一电极层31，第一聚合物材料层32，居间薄膜层33，第二聚合物材料层34和第二电极层35，其中，第一聚合物材料层32和居间薄膜层33中的至少一层，和/或第二聚合物材料层34和居间薄膜层33中的至少一层所用材料是上述的在粘性材料薄膜（优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜）一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，其厚度为100μm-500μm。
[0088] 在该实施方式中，第一电极层31和第二电极层35对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0089] 第一聚合物材料层32和居间薄膜层33中的至少一层，和/或第二聚合物材料层34和居间薄膜层33中的至少一层所用材料是纳米薄膜层。当第一聚合物材料层32，或居间薄膜层33，或第二聚合物材料层34不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。此时，第一聚合物材料层32，或居间薄膜层33，或第二聚合物材料层34厚度是100μm-500μm。
[0090] 当本发明该实施方式的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第一聚合物材料层32与居间薄膜层33表面，和/或第二聚合物材料层34与居间薄膜层33表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极层31和第二电极层35之间出现电势差。由于第一电极层31和第二电极层35之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本发明的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层31和第二电极层35之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层31和第二电极层35之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。本发明该实施方式中，采用在粘性材料薄膜侧表面上涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层作为第一聚合物材料层32，和/或居间薄膜层33，和/或第二聚合物材料层34，有效降低了粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
[0091] 图7和8所示是本发明又一种具体实施方式的摩擦发电机4。该摩擦发电机4包括第一电极层41，第一聚合物材料层42，居间电极层43，第二聚合物材料层44和第二电极层45，其中，第一聚合物材料层42和第二聚合物材料层44中的至少一层所用材料是上述的在粘性材料薄膜（优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜）一侧表面涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层，其厚度为100μm-500μm。
[0092] 在该实施方式中，第一电极层41和第二电极层45对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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。
[0093] 所述居间电极层43为金属、金属氧化物、合金层，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、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，金属氧化物为铟锡氧化物。
[0094] 本发明图形化金属线-高分子聚合物层叠体是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。金属所用材料为金属或合金，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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。
[0095] 第一聚合物材料层42和第二聚合物材料层44中的至少一层所用材料是上述纳米薄膜层。当第一聚合物材料层42或第二聚合物材料层44不采用纳米薄膜层时，其所用材料选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。此时，第一聚合物材料层42或第二聚合物材料层44厚度是100μm-500μm。
[0096] 当本发明该实施方式的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第一聚合物材料层42、第二聚合物材料层44分别与居间电极层43表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层41和居间电极层43之间，以及居间电极层43和第二电极层45之间出现电势差。由于第一电极层41和居间电极层43之间，以及居间电极层43和第二电极层45之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本发明的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层41和居间电极层43之间，以及居间电极层43和第二电极层45之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层41和居间电极层43之间，以及居间电极层43和第二电极层45之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。本发明该实施方式中，采用在粘性材料薄膜侧表面上涂覆纳米颗粒得到的纳米薄膜层作为第一聚合物材料层42和/或第二聚合物材料层44，有效降低了粘性材料薄膜在与光滑表面摩擦时表现出的粘性，因而能够实现两摩擦层快速分离，使摩擦发电机能够持续稳定的工作。
[0097] 下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。
[0098] 实施例
[0099] 实施例中所用原料如下：
[0100] 表1
[0101] 厂家、型号
聚二甲基硅氧烷 道康宁
[0102] 实施例1
[0103] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米二氧化硅颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米二氧化硅颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0104] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0105] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0106] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0107] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了374V和4.0μA。
[0108] 实施例2
[0109] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径5nm的纳米二氧化硅颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米二氧化硅颗粒0.01g，得到纳米薄膜层。
[0110] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0111] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0112] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0113] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了346V和3.5μA。
[0114] 实施例3
[0115] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径800nm的纳米二氧化硅颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米二氧化硅颗粒0.1g，得到纳米薄膜层。
[0116] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0117] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0118] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0119] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了304V和2.9μA。
[0120] 实施例4
[0121] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米碳酸钙颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米碳酸钙颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0122] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0123] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0124] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。
[0125] 按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0126] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了382V和4.0μA。
[0127] 实施例5
[0128] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米钛酸钡颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米钛酸钡颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0129] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0130] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0131] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0132] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了442V和4.2μA。
[0133] 实施例6
[0134] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米聚苯胺颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米聚苯胺颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0135] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0136] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0137] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0138] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了342V和3.4μA。
[0139] 实施例7
[0140] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米氮化硅颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米氮化硅颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0141] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0142] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0143] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0144] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了354V和3.4μA。
[0145] 实施例8
[0146] 采用硅模板制成厚度为150um的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜。在该聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的一侧表面上涂覆粒径12nm的纳米银颗粒，涂覆量为每平米PDMS表面涂覆纳米银颗粒0.04g，得到纳米薄膜层。
[0147] 需要制备的摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是500μm。该摩擦发电机1包括层叠设置的第一电极层11，第一聚合物材料层12，和第二电极层13。
[0148] 采用上述纳米薄膜层作为第一聚合物材料层12，其另一个表面上镀厚度100nm的铝薄膜，该铝薄膜即为第一电极层11。
[0149] 采用厚度100μm的铜箔作为第二电极层13。按照第一聚合物材料层12的涂覆有纳米颗粒的表面朝向第二电极层13，将第二电极层13叠放到第一聚合物材料层12上，得到摩擦发电机。该摩擦发电机的边缘用普通胶布密封。
[0150] 摩擦发电机在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（5.0Hz和约40N的力）的步进电机使摩擦发电机发生周期的按压和释放，该摩擦发电机样品的最大输出电压和电流信号分别达到了228V和2.1μA。
[0151] 纳米颗粒的涂覆量直接影响粘性材料薄膜表面与另一摩擦表面之间的粘性，从而会影响摩擦发电机的性能。当涂覆量太小时，该粘性降低过少，与另一摩擦表面不能在按压后快速分离，从而影响摩擦发电机的性能。
[0152] 如果在相同面积的粘性材料薄膜表面涂覆等重量的纳米颗粒，随着粒径增大，纳米粒子数目会减少，而随着粒径减小，纳米粒子数目会增多，同时比表面积增大，这样能更多的覆盖住粘性材料薄膜表面。因此当纳米颗粒的涂覆量小的时候，粒径小的纳米粒子更容易降低粘性。适当增加涂覆量，保证粒径大和粒径小的纳米颗粒都能全部覆盖粘性材料薄膜表面时，纳米颗粒的粒径大小影响就不明显了。
