一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法，包括如下步骤：首先配置含氟聚合物溶液；再将所得溶液加入注射器，并在静电场环境下以液滴和纤维的形式同时喷射到覆有铝箔的滚轮接收器上；其次，在常温干燥、挥发溶剂后，从铝箔上剥离含氟聚合物摩擦层，最终得到具有三种仿生结构的摩擦层；本发明成功将多孔摩擦层的孔径降低到400nm以下，厚度降低为十几个微米，并同时在其上下表面分别自组装疏水和亲水的仿生结构，在通过纳孔结构引起的附加静电效应显著提高材料电性能的同时，还提高了材料的性能稳定性与使用舒适度；本发明制备工艺简易，操作简便，成本低廉，可批量化生产。

权利要求

1.一种纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：

1）将含氟聚合物加入丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中，配置含氟聚合物溶液；

2）将步骤1）所得含氟聚合物溶液加入注射器中，将不锈钢针头安装到注射器前端，在针头前方安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆铝箔；

3）在不锈钢针头上施加正电压，在滚轮接收器上施加负电压；滚轮接收器转动的同时，推进注射器，使含氟聚合物溶液喷出针头直至含氟聚合物全部喷到包覆于滚轮接收器的铝箔上，得到含氟聚合物前驱体；

4）常温干燥步骤3）中被铝箔接收的含氟聚合物，待丙酮、二甲基亚砜挥发完全后得到具有仿生纳孔、亲水结构的摩擦层；

5）将步骤4）所得摩擦层从铝箔上撕下，得到具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层。

2.根据权利要求1所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：所述丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中二甲基亚砜的体积占比为60% 80%，丙酮的体积占比为40% 20%；

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所述含氟聚合物为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种；所述含氟聚合物溶液的质量浓度为13% 15%。

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3.根据权利要求1所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：步骤2）中加入注射器中含氟聚合物溶液的体积为4mL 6mL；不锈钢针头的型号为20号、21号、22号、23~号中的任一种；不锈钢针头与滚轮接收器之间的距离为6cm 10cm；铝箔的型号为8011铝箔。

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4.根据权利要求1所述的纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法，其特征在于：步骤3）中不锈钢针头上施加的正电压为10kV 20kV，在滚轮接收器上施加的负电压为0 5kV；推出含~ ~氟聚合物溶液的速度为0.8mL/h 1.2mL/h；含氟聚合物以液滴和纤维两种状态共存的形式~喷出针头；滚轮接收器的旋转速度为5rpm 35rpm。

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说明书

一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及摩擦纳米发电技术领域，具体地指一种具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，可穿戴电子设备与便携式电子器件发展迅速，被广泛运用于物联网、无线传感系统、人机交互、健康监测、安全系统、智能皮肤等领域；可穿戴与便携式电子器件的广泛应用也为其供能单元提出了新的要求；传统化学电池非柔性、质量重、污染大；一些新型电池，如直接醇类燃料电池、柔性薄膜太阳能电池等，要么造价昂贵，要么高度依赖于天气条件；上述缺陷限制了其在可穿戴电子器件供能领域的应用。

[0003] 作为一种稳定的供能单元，摩擦纳米发电机柔性好、质量轻、环境友好、造价低，能够将多种尺度的机械能转变为电能；由于人体运动的多尺度性，为了给便携式电子器件供能，身体是摩擦纳米发电机将生物机械能转变为电能的良好媒介；因此，可穿戴摩擦纳米发电机备受关注；在衡量可穿戴摩擦纳米发电机的多项指标中，输出性能、性能稳定性与使用舒适度十分重要。

[0004] 在提高摩擦纳米发电机的输出性能方面，人们在优化材料的摩擦电序、表面形貌、表面粗糙度、表面吸附性、内部结构等方面做了大量工作；其中，构筑多孔结构具有多项优点：第一，多孔结构的存在可以增加材料的有效接触面积，使摩擦层表面束缚更多的电荷；第二，多孔结构会使材料内部产生更多的感应电荷，产生附加的静电效应；第三，多孔结构的存在会提高材料的柔性、可压缩性，降低材料的有效厚度，在材料发生形变时，产生更大的相对电容；第四，与网络结构相比，多孔结构较为封闭，可有效减弱感应电荷的耗散；牺牲模板法是制备多孔摩擦层材料的主要方法；常见的牺牲模板有糖、氯化钠、碳酸钠；虽然将上述材料作为牺牲模板使得摩擦纳米发电机的输出性能有所提高，但也存在着不少缺陷：
第一，所得多孔材料太厚（至少达到280μm），不能满足轻质、小型化的要求；此外，材料过厚会延长电极电荷的清零时间，对输出性能的提高产生限制；第二，所得孔结构孔径过大（至少为10μm），且由于牺牲模板的团聚，孔结构分布不均，孔径分布不均，造成纳米发电机的性能提高不明显；第三，牺牲模板法工艺复杂，浪费模板材料，难以制备大面积的膜材料；由于这些缺陷，这类方法所制得摩擦纳米发电机的最优电流密度仅为16.7μA/cm2；为解决上述第二个问题，可选用苯乙烯纳米球作为牺牲模板，将孔径缩减到0.5μm，输出电流密度提高到32μA/cm2；但聚苯乙烯纳米球的高制备成本与高合成难度限制了该方法的实际应用；除牺牲模板法外，采用气凝胶作为多孔摩擦层不会造成模板浪费，其孔结构尺寸较小，分布较为均匀，但所得摩擦层的厚度仍超过300μm，电流密度仅为2.15μA/cm2；此外，气凝胶的制备难度大、工艺复杂，难以大面积制备，不利于推广；除了模板法与使用气凝胶材料，冷压电纺纤维毡也是一种制备多孔摩擦层的方法；该方法可将材料的厚度减小到十几到几十个微
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米，因此其输出电流密度可以提高到2.58μA/cm ；但冷压法无法给材料施加均匀的应力，势必造成不均匀的孔结构分布与孔径大小，限制了其输出性能的进一步提高；故需要一种新方法在制备分布均匀、尺寸均一的纳米多孔结构的同时，在保证材料机械强度的前提下，将摩擦层的厚度减小为十几个微米。

[0005] 在提高可穿戴摩擦纳米发电机性能稳定性方面，人们考虑到环境湿度对摩擦纳米发电机性能影响较大，因此常通过提高材料表面的疏水性来提高摩擦纳米发电机在不同湿度环境下的工作稳定性；由于多孔结构的存在会增加材料表面的粗糙度，制备多孔结构是提高材料疏水性的一种可行方法；为保证摩擦纳米发电机的输出性能，需要尺寸极小的多孔结构，但随着孔径减小，材料表面的粗糙度减小，疏水性随之减弱；例如采用碳酸钠作为模板制备得到孔径为15到20μm的摩擦层材料的接触角为114.4°，而采用苯乙烯微球作为模板制备得到孔径为1μm的摩擦层材料的接触角减小为102°；故保证纳米多孔摩擦层具有较高的疏水性（接触角大于140°）为新材料的开发提出了挑战。

[0006] 在提高可穿戴摩擦纳米发电机性使用舒适度方面，人们通常通过提高可穿戴材料的亲水性来使汗液可以尽快排出，保证皮肤干爽；这就需要使靠近皮肤那一侧摩擦层的表面具有一定的亲水性；考虑到同时保证可穿戴摩擦纳米发电机具有良好的输出性能、性能稳定性及使用舒适度，需要在同一摩擦层中构筑疏水、多孔、亲水结构；这是一个很大的挑战；然而自然之大，造化无穷，常常给人类以启迪；自然界中许多生物因其特殊的微观结构使之具有特殊的性能；荷叶因其表面阵列的纳米棒结构而疏水；松质骨因其多孔结构而更具柔性；根因其管状毛细结构而亲水；如果能将上述生命结构通过简单的方法自组装到一起，这个挑战将迎刃而解。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层及其制备方法，解决上述问题。

[0008] 本发明采用的技术方案如下：一种纳米发电机用仿生摩擦层, 其特征在于,所述摩擦层内部为孔径均一、均匀分布、仿松质骨结构的仿生纳米孔结构，摩擦层下表面结构为仿根部毛细管结构的仿生亲水结构，其接触角小于90°，表现为亲水；摩擦层上表面结构为仿荷叶表面纳米棒阵列结构的仿生疏水结构，其接触角大于90°，表现为疏水。

[0009] 优选的，所述摩擦层的厚度小于15μm。

[0010] 优选的，所述仿生纳米孔结构的孔径为200nm 400nm，孔隙度为50% 60%。~ ~

[0011] 优选的，所述仿生亲水结构的接触角为60°80°。~

[0012] 优选的，所述仿生疏水结构的接触角大于140°。

[0013] 一种纳米发电机用仿生摩擦层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：

[0014] 1）将含氟聚合物加入丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中，配置含氟聚合物溶液；

[0015] 2）将步骤1）所得含氟聚合物溶液加入注射器中，将不锈钢针头安装到注射器前端，在针头前方安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆铝箔；

[0016] 3）在不锈钢针头上施加正电压，在滚轮接收器上施加负电压；滚轮接收器转动的同时，推进注射器，使含氟聚合物溶液喷出针头直至含氟聚合物全部喷到包覆于滚轮接收器的铝箔上，得到含氟聚合物前驱体；

[0017] 4）常温干燥步骤3）中被铝箔接收的含氟聚合物，待丙酮、二甲基亚砜挥发完全后得到具有仿生纳孔、亲水结构的摩擦层；

[0018] 5）将步骤4）所得摩擦层从铝箔上撕下，得到具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层。

[0019] 优选的，所述丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中二甲基亚砜的体积占比为60% 80%，丙~酮的体积占比为40% 20%；所述含氟聚合物为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙~
烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种；所述含氟聚合物溶液的质量浓度为13% 15%。
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[0020] 优选的，步骤2）中加入注射器中含氟聚合物溶液的体积为4mL 6mL；不锈钢针头的~型号为20号、21号、22号、23号中的任一种；不锈钢针头与滚轮接收器之间的距离为6cm~
10cm；铝箔的型号为8011铝箔。

[0021] 优选的，步骤3）中不锈钢针头上施加的正电压为10kV 20kV，在滚轮接收器上施加~的负电压为0 5kV；推出含氟聚合物溶液的速度为0.8mL/h 1.2mL/h；含氟聚合物以液滴和~ ~
纤维两种状态共存的形式喷出针头；滚轮接收器的旋转速度为5rpm 35rpm。
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[0022] 本发明的有益效果在于：提供了一种制得一种具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层的方法，本发明通过将三种仿生结构自组装到一起，使摩擦层的厚度在保证必要机械强度的前提下降低为十几个微米，在摩擦层内部得到较为封闭的多孔结构，且摩擦层的孔径缩减到400nm以下，同时在摩擦层的两个表面构筑了亲水和疏水结构，提高了摩擦纳米发电机的使用舒适度与性能稳定性；实验结果显示，装配有该摩擦层的纳米发电机的功率密度是装配有传统牺牲模板法制备摩擦层纳米发电机的功率密度的23倍，是装配有开放纳米纤维网状结构摩擦层的3倍；在高湿度环境下（85%），由传统牺牲模板法制备摩擦层与具有开放纳米纤维网络结构摩擦层的性能衰减严重；由本发明所得摩擦层制备的纳米发电机的输出电压分别是他们的23倍和4倍；本发明有助于发展和建设摩擦纳米发电机的理论系统，提供了简单和新颖的方式来实现高的输出性能、性能稳定性与使用舒适度。

[0023] 进一步，与现有方法制备的摩擦层相比，本发明的摩擦层内部为孔径均一、均匀分布、呈松质骨形状的多孔仿生纳米孔结构，仿生纳米孔结构的孔径为200nm 400nm，孔隙度~为50% 60%，这种多孔结构具有多项优点：第一，多孔结构的存在可以增加材料的有效接触~
面积，使摩擦层表面束缚更多的电荷；第二，多孔结构会使材料内部产生更多的感应电荷，产生附加的静电效应；第三，多孔结构的存在会提高材料的柔性、可压缩性，降低材料的有效厚度，在材料发生形变时，产生更大的相对电容；第四，与网络结构相比，本发明的多孔结构较为封闭，可有效减弱感应电荷的耗散；第五，能够大幅提高摩擦纳米发电机的输出性能；第六，多孔结构提高摩擦层上表面的疏水性。

[0024] 进一步，摩擦层的厚度小于15μm，缩短了电极电荷的清零时间，提高了输出性能。

[0025] 进一步，仿生疏水结构的接触角大于140°；有效保证了摩擦层具有较高的疏水性。

[0026] 摩擦层下表面结构为仿根部毛细管结构的仿生亲水结构，其接触角为60°80°，表~现为亲水；与传统牺牲模板法制备的摩擦层相比，本发明摩擦层下表面具有良好的亲水性，汗液可以尽快排出，保证皮肤干爽。

附图说明

[0027] 图1为本发明的摩擦层制备流程图。

[0028] 图2为本发明实施例1所得摩擦层的疏水上表面扫描电镜图，左右为局部放大图。

[0029] 图3为本发明实施例1所得摩擦层的疏水上表面的接触角示意图。

[0030] 图4为本发明实施例1所得摩擦层的截面扫描电镜图。

[0031] 图5为本发明实施例1所得摩擦层的亲水下表面的扫描电镜图，右侧为局部放大图。

[0032] 图6为本发明实施例1所得摩擦层的亲水下表面的接触角示意图。

[0033] 图7为以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的上表面的扫描电镜图，右侧为局部放大图。

[0034] 图8为以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的上表面的接触角示意图。

[0035] 图9为以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的截面的扫描电镜图。

[0036] 图10为以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的下表面的扫描电镜图，右侧为局部放大图。

[0037] 图11为以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的下表面的接触角示意图。

[0038] 图12为传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的上表面的扫描电镜图，左右为局部放大图。

[0039] 图13为传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的上表面的接触角示意图。

[0040] 图14为传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的截面的扫描电镜图。

[0041] 图15为传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的下表面的扫描电镜图，右侧为局部放大图。

[0042] 图16为传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的下表面的接触角示意图。

[0043] 图17为干燥环境下分别由本发明实施例1所得摩擦层、以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层及传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层装配而成的摩擦纳米发电机的输出功率对比图。

[0044] 图18为不同湿度环境下（相对湿度为20%和85%）分别由本发明实施例1所得摩擦层、以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层及传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层装配而成的摩擦纳米发电机的输出电压对比图。

[0045] 图19为本发明的摩擦层结构示意图。

具体实施方式

[0046] 以下为本发明的较佳实施方式，但并不因此而限定本发明的保护范围。

[0047] 一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法,其特征在于,包括如下步骤：

[0048] 1）将含氟聚合物加入丙酮、二甲基亚砜混合溶剂中，配置成质量浓度为13% 15%的~含氟聚合物溶液；含氟聚合物溶液中二甲基亚砜的体积占比为60% 80%，丙酮的体积占比为~
40% 20%；所述含氟聚合物为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙~
烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种；

[0049] 2）将步骤1）所得含氟聚合物溶液4mL 6mL加入注射器中，将不锈钢针头安装到注~射器前端，在针头前端6cm 10cm处安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆铝箔；不锈钢针头~
的型号为20号、21号、22号、23号中的任一种；铝箔的型号为8011铝箔；

[0050] 3）在不锈钢针头上施加10kV 20kV的正电压，在滚轮接收器上施加0 5kV的负电~ ~压；推进注射器，使含氟聚合物溶液以0.8mL/h 1.2mL/h的速度喷出针头直至含氟聚合物全~
部喷到包覆于滚轮接收器的铝箔上；所述滚轮接收器的旋转速度为5rpm 35rpm；含氟聚合~
物以液滴和纤维两种状态共存的形式喷出针头；由于纳米纤维与铝箔碰撞形成了螺旋形的骨架结构，液滴喷于其上，无法全部包覆螺旋纳米纤维形成的骨架结构，这使得螺旋纳米纤维与液滴共存的体系中存在一定数量的气泡，保证了材料具有一定的空隙度；

[0051] 4）在温度为20℃ 30℃，相对湿度为15% 25%的环境下干燥步骤3）中被铝箔接收的~ ~含氟聚合物，待溶剂挥发完全后得到含氟聚合物摩擦层；由于液滴中的溶剂挥发，在内部形成了类似松质骨的仿生纳米孔结构；由于溶剂挥发较慢，在含氟聚合物摩擦层远离铝箔的那一面形成了类似于根部毛细管的仿生亲水结构；仿生纳米孔结构的孔径为200nm 400nm，~
孔隙度为50% 60%，仿生亲水结构的亲水接触角为60°80°；
~ ~

[0052] 5）将步骤4）所得含氟聚合物摩擦层从铝箔上撕下，由于撕扯时产生的作用力，在含氟聚合物摩擦层与铝箔接触的那一面形成了类似荷叶表面纳米棒阵列的仿生疏水结构；最终得到具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层；其仿生疏水结构的疏水接触角为140°141°；且具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层的厚度为10μm~ ~
15μm。

[0053] 实施例1

[0054] 1）将聚偏二氟乙烯加入丙酮、二甲基亚砜体积配比为1:4的混合溶剂中，配置成质量浓度为14%的聚偏二氟乙烯溶液；

[0055] 2）将步骤1）所得聚偏二氟乙烯溶液加入体积为5mL的注射器中，将22号不锈钢针头安装到注射器前端，在针头前端8cm处安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆8011号铝箔；

[0056] 3）在不锈钢针头上施加15kV的正电压，在转速为20rpm的滚轮接收器上施加2.5kV的负电压；推进注射器，使聚偏二氟乙烯溶液以1.0mL/h的速度喷出针头直至聚偏二氟乙烯全部喷到包覆于滚轮接收器的8011号铝箔上；

[0057] 4）温度为24℃ 26℃，相对湿度为15% 16%的环境下干燥步骤3）中被8011号铝箔接~ ~收的聚偏二氟乙烯前驱体，待溶剂挥发完全后得到聚偏二氟乙烯摩擦层；此时，在聚偏二氟乙烯摩擦层内部形成了类似松质骨的仿生纳米孔结构（孔径约为300nm，孔隙度为55.02%）；
在聚偏二氟乙烯摩擦层远离铝箔的那一面形成了类似于根部毛细管的仿生亲水结构（接触角为76.2°）；

[0058] 5）将步骤4）所得已经具有纳孔、亲水结构的聚偏二氟乙烯摩擦层从铝箔上撕下，由于撕扯时产生的作用力，在摩擦层与铝箔接触的那一面形成了类似荷叶表面纳米棒阵列的仿生疏水结构（接触角为140.1°）；最终得到厚度为12μm具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层，并将其组装成接触分离式摩擦纳米发电机进行相关性能测试。

[0059] 实施例2

[0060] 1）将聚偏二氟乙烯加入丙酮、二甲基亚砜体积配比为1:4的混合溶剂中，配置成质量浓度为14%的聚偏二氟乙烯溶液；

[0061] 2）将步骤1）所得聚偏二氟乙烯溶液加入体积为5mL的注射器中，将21号不锈钢针头安装到注射器前端，在针头前端7cm处安装滚轮接收器，在滚轮接收器上包覆8011号铝箔；

[0062] 3）在不锈钢针头上施加14kV的正电压，在转速为20rpm的滚轮接收器上施加2kV的负电压；推进注射器，使聚偏二氟乙烯溶液以1.0mL/h的速度喷出针头直至聚偏二氟乙烯全部喷到包覆于滚轮接收器的8011号铝箔上；

[0063] 4）温度为24℃ 26℃，相对湿度为15% 16%的环境下干燥步骤3）中被8011号铝箔接~ ~收的聚偏二氟乙烯前驱体，待溶剂挥发完全后得到聚偏二氟乙烯摩擦层。此时，在聚偏二氟乙烯摩擦层内部形成了类似松质骨的仿生纳米孔结构（孔径约为300nm，孔隙度为55.09%）；
在聚偏二氟乙烯摩擦层远离铝箔的那一面形成了类似于根部毛细管的仿生亲水结构（接触角为75.1°）；

[0064] 5）将步骤4）所得已经具有纳孔、亲水结构的聚偏二氟乙烯摩擦层从铝箔上撕下，由于撕扯时产生的作用力，在聚偏二氟乙烯摩擦层与铝箔接触的那一面形成了类似荷叶表面纳米棒阵列的仿生疏水结构（接触角为140.2°）。最终得到厚度为12μm具有仿生疏水、纳孔、亲水结构的纳米发电机用摩擦层。

[0065] 对比例1

[0066] 通过实施例1制备的摩擦层的疏水上表面，纳孔截面及亲水下表面的扫描电镜图与接触角示意图（见图2至图6）；以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层的上表面，截面及下表面的扫描电镜图与接触角示意图（见图7至图11）；由传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层的上表面，截面及下表面的扫描电镜图与接触角示意图（见图12至图16）；

[0067] 经测量，与传统牺牲模板法制备的摩擦层相比，本发明的摩擦层的孔径比其小17倍，且孔径更加均匀，孔结构分布也更加均匀，厚度比其薄21倍，疏水上表面的接触角是其2.2倍；与传统具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层相比，本发明的摩擦层的纳孔结构更加封闭，疏水上表面的接触角是其1.2倍，亲水下表面的接触角比其小41.2%。

[0068] 对比例2

[0069] 干燥环境下（相对湿度为20%），分别由本发明实施例1所得摩擦层、以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层及传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层装配而成的摩擦纳米发电机的输出功率对比图如图17所示；

[0070] 由图17可知，由于本发明所得摩擦层的厚度更薄、孔径更小，由其装配而成的摩擦纳米发电机的输出功率分别是由传统牺牲模板法制备摩擦层与开放纳米纤维网状结构摩擦层组装而成纳米发电机的23倍与3倍。

[0071] 对比例3

[0072] 不同湿度环境下（相对湿度为20%和85%）分别由本发明实施例1所得摩擦层、以碳酸钠作为模板采用传统的牺牲模板法制备的摩擦层及传统静电纺丝法制备的具有开放纳米纤维网络结构的摩擦层装配而成的摩擦纳米发电机的输出电压对比图如图18所示；

[0073] 由图18可知，由于本发明所得摩擦层上表面的接触角最大，疏水性最好，因此性能衰减率最低；当外界环境湿度为85%时，装配有本发明提供摩擦层的纳米发电机的功率密度是装配有传统牺牲模板法制备摩擦层纳米发电机的功率密度的23倍，是装配有开放纳米纤维网状结构摩擦层的3倍。

[0074] 尽管参照前述实例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。