本實用新型涉及摩擦發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜及摩擦發(fā)電機。

背景技術(shù)：

近年來，摩擦發(fā)電機以其簡單的制作工藝及廣泛的應(yīng)用前景受到越來越多的科研工作者的關(guān)注。摩擦發(fā)電機在受到外力時通過聚合物之間的摩擦而產(chǎn)生的電荷形成電勢差，電勢差與壓力的大小相關(guān)。由于摩擦發(fā)電機的這種特性，其輸出能量具有高電壓低電流的特點，這在很大程度上限制了摩擦發(fā)電機的應(yīng)用。

另外，某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做壓電效應(yīng)。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類發(fā)電機稱為壓電發(fā)電機。壓電發(fā)電機是一種廣泛應(yīng)用的發(fā)電機，利用壓電材料的特性將壓力轉(zhuǎn)化為電能。與摩擦發(fā)電機不同，壓電發(fā)電機的輸出電壓較小但具有相對較高的輸出電流，且穩(wěn)定性較好。

目前，對于外界環(huán)境中的機械能(如振動等)一般都是單獨采用摩擦發(fā)電機或壓電發(fā)電機進行收集，但是，由于單獨的摩擦發(fā)電機或壓電發(fā)電機都具有各自的局限性，在對輸出電壓、輸出電流要求較高的應(yīng)用環(huán)境中無法單獨適用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜及摩擦發(fā)電機，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的摩擦發(fā)電機或壓電發(fā)電機在對輸出電壓、輸出電流要求較高的應(yīng)用環(huán)境中無法單獨使用的問題。

本實用新型提供了一種用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜，包括：高分子聚合物基底層以及至少一個壓電支撐元件，其中，高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面和/或第二側(cè)表面上設(shè)置有至少一個凹槽，至少一個壓電支撐元件設(shè)置在至少一個凹槽中。

優(yōu)選的，高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面上設(shè)置的凹槽數(shù)量為多個，每個凹槽中分別設(shè)置一個壓電支撐元件，且多個凹槽進一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度，第二凹槽的深度小于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度；和/或，高分子聚合物基底層的第二側(cè)表面上設(shè)置的凹槽數(shù)量為多個，每個凹槽中分別設(shè)置一個壓電支撐元件，且多個凹槽進一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度，第二凹槽的深度小于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度。

優(yōu)選的，在高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面上設(shè)置的第一凹槽和第二凹槽相鄰交替排布；和/或，在高分子聚合物基底層的第二側(cè)表面上設(shè)置的第一凹槽和第二凹槽相鄰交替排布。

本實用新型還提供了一種摩擦發(fā)電機，包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層、第一高分子聚合物絕緣層以及第二電極層；其中，第一高分子聚合物絕緣層包括：上述的壓電聚合物復(fù)合膜；第一電極層和/或第二電極層作為摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

優(yōu)選的，摩擦發(fā)電機進一步包括：設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層和第二電極層之間的第二高分子聚合物絕緣層。

優(yōu)選的，第二高分子聚合物絕緣層包括：上述的壓電聚合物復(fù)合膜。

優(yōu)選的，摩擦發(fā)電機進一步包括：設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層和第一高分子聚合物絕緣層之間的居間電極層，其中，第一電極層、第二電極層和/或居間電極層作為摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

優(yōu)選的，摩擦發(fā)電機進一步包括：第三高分子聚合物絕緣層，其中，第三高分子聚合物絕緣層設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層和第一高分子聚合物絕緣層之間；或者，第三高分子聚合物絕緣層設(shè)置在第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層之間。

優(yōu)選的，第三高分子聚合物絕緣層包括：上述的壓電聚合物復(fù)合膜。

優(yōu)選的，摩擦發(fā)電機中相互接觸的兩個表面中的至少一個表面上設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)。

在本實用新型提供的用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜及摩擦發(fā)電機中，通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高；同時，通過將壓電發(fā)電和摩擦發(fā)電兩種方式結(jié)合，使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。而且，本實用新型提供的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)及制作工藝簡單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1至圖11示出了本實用新型實施例一提供的用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜的多種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12至圖14示出了本實用新型實施例二提供的摩擦發(fā)電機的多種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15至圖17示出了本實用新型實施例三提供的摩擦發(fā)電機的多種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18至圖20示出了本實用新型實施例四提供的摩擦發(fā)電機的多種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖21至圖23示出了本實用新型實施例五提供的摩擦發(fā)電機的多種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

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。

實施例一

本實用新型實施例一提供了一種用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜，包括：高分子聚合物基底層以及至少一個壓電支撐元件，其中，該高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面和/或第二側(cè)表面上設(shè)置有至少一個凹槽，至少一個壓電支撐元件設(shè)置在該至少一個凹槽中。

可選的，高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面上設(shè)置的凹槽數(shù)量為多個，每個凹槽中分別設(shè)置一個壓電支撐元件，且多個凹槽進一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度，第二凹槽的深度小于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度；和/或，高分子聚合物基底層的第二側(cè)表面上設(shè)置的凹槽數(shù)量為多個，每個凹槽中分別設(shè)置一個壓電支撐元件，且多個凹槽進一步包括：第一凹槽和/或第二凹槽，其中，第一凹槽的深度等于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度，第二凹槽的深度小于該凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件的高度。

可選的，在高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面上設(shè)置的第一凹槽和第二凹槽相鄰交替排布；和/或，在高分子聚合物基底層的第二側(cè)表面上設(shè)置的第一凹槽和第二凹槽相鄰交替排布。所謂相鄰交替排布是指：每個第一凹槽均與第二凹槽相鄰，且每個第二凹槽均與第一凹槽相鄰。

具體而言，該壓電聚合物復(fù)合膜由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的實質(zhì)就是一種高分子聚合物絕緣層。在該高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，壓電支撐元件就設(shè)置在該凹槽中。在該高分子聚合物基底層的一側(cè)表面上設(shè)置的凹槽數(shù)量可以為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使得每個凹槽中都僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。

對于壓電支撐元件設(shè)置在凹槽中的方式可以有多種：可以將壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，由此構(gòu)成全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜，也就是說，壓電聚合物復(fù)合膜中設(shè)置的凹槽為上述的第一凹槽；也可以將壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，由此構(gòu)成半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜，也就是說，壓電聚合物復(fù)合膜中設(shè)置的凹槽為上述的第二凹槽；還可以將一部分壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，另一部分壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，由此構(gòu)成混合式壓電聚合物復(fù)合膜，也就是說，壓電聚合物復(fù)合膜中設(shè)置的凹槽同時包括上述的第一凹槽和第二凹槽。在上述各種實現(xiàn)方式中，各個第一凹槽和/或第二凹槽的規(guī)格可以相同也可以不同，且每個相鄰的兩個凹槽之間的間距可以相同也可以不同。其中，凹槽的規(guī)格包括：凹槽的形狀、尺寸等，例如，凹槽的剖面可以為矩形、梯形、三角形等各類形狀，且凹槽的尺寸(如深度、寬度、長度等)均可由本領(lǐng)域技術(shù)人員靈活調(diào)整?？傊绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)計需要進行選擇，本實施例對此不作具體限定。優(yōu)選地，為了便于批量生產(chǎn)，可以將各個凹槽的規(guī)格設(shè)置為相同的規(guī)格。

可選的，上述高分子聚合物基底層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選地，高分子聚合物基底層的制備材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

可選的，上述壓電支撐元件的制備材料為壓電材料，如氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等壓電材料。優(yōu)選地，該壓電支撐元件的制備材料為聚偏氟乙烯(PVDF)。

由此可見，本實用新型實施例一提供的用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。而且，壓電支撐元件本身可以通過壓電效應(yīng)將作用于其上的機械能轉(zhuǎn)化為電能，從而使應(yīng)用該壓電聚合物復(fù)合膜制作的摩擦發(fā)電機能夠同時收集摩擦電和壓電，進而提高了電能輸出。并且，通過對壓電支撐元件的規(guī)格和/或尺寸進行調(diào)整，還可以靈活調(diào)節(jié)應(yīng)用該壓電聚合物復(fù)合膜制作的摩擦發(fā)電機的輸出電壓和/或輸出電流，從而使應(yīng)用該壓電聚合物復(fù)合膜制作的摩擦發(fā)電機能夠更好地滿足各類應(yīng)用場景的需求。

下面通過幾個具體示例，對本實用新型的用于制作摩擦發(fā)電機的壓電聚合物復(fù)合膜進行詳細介紹。

示例一

如圖1所示，本實施例的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜包括：高分子聚合物基底層11和壓電支撐元件12，其中，高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面設(shè)置有多個凹槽，凹槽數(shù)量與壓電支撐元件12的數(shù)量相同，且每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12，該壓電支撐元件12完全嵌入在凹槽中。

進一步地，如圖2和圖3所示，還可以在高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面都分別設(shè)置多個凹槽，且每個凹槽中都完全嵌入一個壓電支撐元件12，從而使得每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12。位于高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面上的壓電支撐元件12不僅可以如圖2所示一一對應(yīng)設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置分別對齊；還可以如圖3所示相互交錯設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置相互錯開預(yù)定的間隔。本實用新型對此不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活選擇設(shè)置方式。

在本示例中，高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面的凹槽的深度與壓電支撐元件12的高度是相同的，因此，高分子聚合物基底層11與壓電支撐元件12共同構(gòu)成的壓電聚合物復(fù)合膜的一側(cè)表面是平齊的。在實際應(yīng)用中，壓電聚合物復(fù)合膜中設(shè)置有壓電支撐元件的一側(cè)表面與摩擦發(fā)電機中其它層表面相互接觸并摩擦，從而因摩擦及壓電的雙重效應(yīng)而產(chǎn)生電能。

示例二

如圖4所示，本實施例的半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜包括：高分子聚合物基底層11和壓電支撐元件12，其中，高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面設(shè)置有多個凹槽，凹槽數(shù)量與壓電支撐元件12的數(shù)量相同，且每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12，該壓電支撐元件12部分嵌入在凹槽中。

進一步地，如圖5和圖6所示，還可以在高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面都分別設(shè)置多個凹槽，且每個凹槽中都部分嵌入一個壓電支撐元件12，從而使得每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12。位于高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面上的壓電支撐元件12不僅可以如圖5所示一一對應(yīng)設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置分別對齊；還可以如圖6所示相互交錯設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置相互錯開預(yù)定的間隔。本實用新型對此不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活選擇設(shè)置方式。

在本示例中，高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面的凹槽的深度小于壓電支撐元件12的高度，即壓電支撐元件12突出于高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面，因此，高分子聚合物基底層11與壓電支撐元件12共同構(gòu)成的壓電聚合物復(fù)合膜的一側(cè)表面是凹凸不平的。在實際應(yīng)用中，壓電聚合物復(fù)合膜中設(shè)置有壓電支撐元件的一側(cè)表面與摩擦發(fā)電機中其它層表面相互接觸并摩擦，從而因摩擦及壓電的雙重效應(yīng)而產(chǎn)生電能。

示例三

如圖7所示，本實施例的混合式壓電聚合物復(fù)合膜包括：高分子聚合物基底層11和壓電支撐元件12，其中，高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面設(shè)置有多個凹槽，凹槽數(shù)量與壓電支撐元件12的數(shù)量相同，且每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12，一部分壓電支撐元件12部分嵌入在凹槽中，另一部分壓電支撐元件12完全嵌入在凹槽中，并且完全嵌入在凹槽中的壓電支撐元件12與部分嵌入在凹槽中的壓電支撐元件12相鄰交替設(shè)置。

進一步地，如圖8和圖9所示，還可以在高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面都分別設(shè)置多個凹槽，且每個凹槽中部分嵌入或完全嵌入一個壓電支撐元件12，從而使得每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件12。位于高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面上的壓電支撐元件12不僅可以如圖8所示一一對應(yīng)設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置分別對齊；還可以如圖9所示相互交錯設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置相互錯開預(yù)定的間隔。本實用新型對此不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活選擇設(shè)置方式。

圖10所示的混合式壓電聚合物復(fù)合膜與圖7所示的混合式壓電聚合物復(fù)合膜的區(qū)別在于：圖10所示的混合式壓電聚合物復(fù)合膜中的高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面都分別設(shè)置有多個凹槽，且高分子聚合物基底層11的一側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件12全部完全嵌入在凹槽中，高分子聚合物基底層11的另一側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件12全部部分嵌入在凹槽中，并且分別位于該高分子聚合物基底層11的兩側(cè)表面上的壓電支撐元件12一一對應(yīng)設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置分別對齊。

此外，分別位于高分子聚合物基底層的11的兩側(cè)表面上的壓電支撐元件12不僅可以如圖10所示一一對應(yīng)設(shè)置，也可以如圖11所示相互交錯設(shè)置，即：高分子聚合物基底層一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置與其另一側(cè)表面上的各個壓電支撐元件的位置相互錯開預(yù)定的間隔。本實用新型對此不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活選擇設(shè)置方式。

實施例二

本實用新型的實施例二提供了一種摩擦發(fā)電機，包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層、第一高分子聚合物絕緣層以及第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；第二電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上；第一電極層和/或第二電極層作為該摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

其中，摩擦發(fā)電機中任意一組相鄰層之間都可以相互接觸摩擦，因此，摩擦發(fā)電機中的任意一組相鄰層之間都可以構(gòu)成一組摩擦界面。具體地，第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間以及第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極層之間都可以構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應(yīng)出電荷。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，設(shè)置有壓電支撐元件的第一高分子聚合物絕緣層的一側(cè)表面必定作為摩擦表面與其相對的表面接觸摩擦產(chǎn)生電能。

其中，該第一高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和至少一個壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有至少一個凹槽，且至少一個壓電支撐元件設(shè)置在該至少一個凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的一側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。

在本實施例中，上述高分子聚合物基底層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選地，高分子聚合物絕緣層的制備材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

在本實施例中，上述壓電支撐元件的制備材料為壓電材料，如氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等壓電材料。優(yōu)選地，該壓電支撐元件的制備材料為聚偏氟乙烯(PVDF)。

由此可見，本實用新型實施例二提供的一種摩擦發(fā)電機，通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高；同時，通過將壓電發(fā)電和摩擦發(fā)電兩種方式結(jié)合，使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。且本實用新型提供的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)及制作工藝簡單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。而且，壓電支撐元件本身可以通過壓電效應(yīng)將作用于其上的機械能轉(zhuǎn)化為電能，從而使摩擦發(fā)電機能夠同時收集摩擦電和壓電，進而提高了電能輸出。并且，通過對壓電支撐元件的規(guī)格和/或尺寸進行調(diào)整，還可以靈活調(diào)節(jié)應(yīng)用該壓電聚合物復(fù)合膜制作的摩擦發(fā)電機的輸出電壓和/或輸出電流，從而使應(yīng)用該壓電聚合物復(fù)合膜制作的摩擦發(fā)電機能夠更好地滿足各類應(yīng)用場景的需求。

為方便理解，下面僅以應(yīng)用圖1、圖4和圖7所示的壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機為例，對本實用新型的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。此外，為了清楚地描述示例四至示例六中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層，因此，將示例四至示例六中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層稱為第一壓電聚合物復(fù)合層。

示例四

圖12所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層21、第一壓電聚合物復(fù)合層22和第二電極層23。其中，第一電極層21設(shè)置在第一壓電聚合物復(fù)合層22的第一側(cè)表面上；第二電極層23設(shè)置在第一壓電聚合物復(fù)合層22的第二側(cè)表面上；第一電極層21和/或第二電極層23作為該摩擦發(fā)電機的電能輸出端。該第一壓電聚合物復(fù)合層22包括：高分子聚合物基底層和壓電支撐元件，其中，高分子聚合物基底層的第一側(cè)表面設(shè)置有凹槽，該壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中。

該摩擦發(fā)電機各層之間的接觸摩擦關(guān)系如下：第一電極層21與第一壓電聚合物復(fù)合層22的第一側(cè)表面之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，或者第一電極層21與第一壓電聚合物復(fù)合層22的第一側(cè)表面之間和第一壓電聚合物復(fù)合層22的第二側(cè)表面與第二電極層23之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層21和第二電極層23處感應(yīng)出電荷。

此外，圖12所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層22可以替換為圖2或圖3中所示的其它結(jié)構(gòu)的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例五

圖13所示的應(yīng)用半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖12所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層22的第一側(cè)表面的凹槽中設(shè)置的壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中。除此之外，其它描述均與圖12所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖13所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層22可以替換為圖5或圖6中所示的其它結(jié)構(gòu)的半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例六

如圖14所示，應(yīng)用混合式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖12所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層22的第一側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件一部分完全嵌入在凹槽中，另一部分部分嵌入在凹槽中，且完全嵌入在凹槽中的壓電支撐元件與部分嵌入在凹槽中的壓電支撐元件相鄰交替設(shè)置，其它描述均與圖12所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖14所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層22可以替換為圖8、圖9、圖10或圖11中所示的其它結(jié)構(gòu)的混合式壓電聚合物復(fù)合膜，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

實施例三

本實用新型的實施例三提供了一種摩擦發(fā)電機，包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層、第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層；第一電極層和/或第二電極層作為該摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

其中，摩擦發(fā)電機中任意一組相鄰層之間都可以相互接觸摩擦，因此，摩擦發(fā)電機中的任意一組相鄰層之間都可以構(gòu)成一組摩擦界面。也就是說，第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間、第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間以及第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極層之間都可以構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應(yīng)出電荷。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，設(shè)置有壓電支撐元件的第一高分子聚合物絕緣層的一側(cè)表面以及置有壓電支撐元件的第二高分子聚合物絕緣層的一側(cè)表面必定作為摩擦表面與其相對的表面接觸摩擦產(chǎn)生電能。

其中，第一高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。

可選地，第二高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本實施例中，第二高分子聚合物絕緣層可以為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，也可以為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

在本實施例中，上述高分子聚合物基底層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選地，高分子聚合物絕緣層的制備材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

在本實施例中，上述壓電支撐元件的制備材料為壓電材料，如氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等壓電材料。優(yōu)選地，該壓電支撐元件的制備材料為聚偏氟乙烯(PVDF)。

由此可見，本實用新型實施例三提供的一種摩擦發(fā)電機，通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高；同時，通過將壓電發(fā)電和摩擦發(fā)電兩種方式結(jié)合，使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。且本實用新型提供的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)及制作工藝簡單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

為方便理解，下面僅以應(yīng)用圖1、圖4和圖7所示的壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機為例，對本實用新型的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。此外，為了清楚地描述示例七至示例九中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層，因此，將示例七至示例九中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層稱為第一壓電聚合物復(fù)合層，將示例七至示例九中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第二高分子聚合物絕緣層稱為第二壓電聚合物復(fù)合層。

示例七

圖15所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層31、第一壓電聚合物復(fù)合層32、第二高分子聚合物絕緣層33和第二電極層34。其中，第一電極層31設(shè)置在第一壓電聚合物復(fù)合層32的第一側(cè)表面上；第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層33的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二高分子聚合物絕緣層33的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層34；第一電極層31和/或第二電極層34為該摩擦發(fā)電機的電能輸出端。該第一壓電聚合物復(fù)合層32包括：高分子聚合物基底層和壓電支撐元件，其中，高分子聚合物基底層的第二側(cè)表面設(shè)置有凹槽，該壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中。

該摩擦發(fā)電機各層之間的接觸摩擦關(guān)系如下：第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層33的第一側(cè)表面之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，或者第一電極層31與第一壓電聚合物復(fù)合層32的第一側(cè)表面和第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層33的第一側(cè)表面之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，或者第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層33的第一側(cè)表面和第二高分子聚合物絕緣層33的第二側(cè)表面與第二電極層34之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，或者第一電極層31與第一壓電聚合物復(fù)合層32的第一側(cè)表面和第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層33的第一側(cè)表面和第二高分子聚合物絕緣層33的第二側(cè)表面與第二電極層34之間構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應(yīng)出電荷。

此外，圖15所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層32可以替換為圖2或圖3中所示的其它結(jié)構(gòu)的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖15所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二高分子聚合物絕緣層33也可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例八

圖16所示的應(yīng)用半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖15所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，其它描述均與圖15所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖16所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層32可以替換為圖5或圖6中所示的其它結(jié)構(gòu)的半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖16所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二高分子聚合物絕緣層33也可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例九

圖17所示的應(yīng)用混合式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖15所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層32的第二側(cè)表面的凹槽中的一部分壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，另一部分壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，且完全嵌入在凹槽中的壓電支撐元件與部分嵌入在凹槽中的壓電支撐元件相鄰交替設(shè)置，其它描述均與圖15所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖17所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層32可以替換為圖8、圖9、圖10或圖11中所示的其它結(jié)構(gòu)的混合式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖17所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二高分子聚合物絕緣層33也可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

實施例四

本實用新型的實施例四提供了一種摩擦發(fā)電機，包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層、第一高分子聚合物絕緣層、居間電極層、第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與居間電極層的第一側(cè)表面相對設(shè)置；居間電極層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層；第一電極層、第二電極層和/或居間電極層為該摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

其中，摩擦發(fā)電機中任意一組相鄰層之間都可以相互接觸摩擦，因此，摩擦發(fā)電機中的任意一組相鄰層之間都可以構(gòu)成一組摩擦界面。即第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間、第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與居間電極層的第一側(cè)表面之間、居間電極層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間以及第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極層之間都可以構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和/或第二電極層和/或居間電極層處感應(yīng)出電荷。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，設(shè)置有壓電支撐元件的第一高分子聚合物絕緣層的一側(cè)表面以及置有壓電支撐元件的第二高分子聚合物絕緣層的一側(cè)表面必定作為摩擦表面與其相對的表面接觸摩擦產(chǎn)生電能。

其中，該第一高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。

可選地，該第二高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本實施例中，第二高分子聚合物絕緣層可以為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，也可以為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

在本實施例中，上述高分子聚合物基底層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選地，高分子聚合物絕緣層的制備材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

在本實施例中，上述壓電支撐元件的制備材料為壓電材料，如氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等壓電材料。優(yōu)選地，該壓電支撐元件的制備材料為聚偏氟乙烯(PVDF)。

可選的，該居間電極層的材料為銦錫氧化物、石墨烯或金屬；其中，金屬是金、銀、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鉬、鎢、釩、鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金、鉭合金或銀納米線膜。

由此可見，本實用新型實施例三提供的一種摩擦發(fā)電機，通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高；同時，通過將壓電發(fā)電和摩擦發(fā)電兩種方式結(jié)合，使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。且本實用新型提供的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)及制作工藝簡單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

為方便理解，下面僅以應(yīng)用圖1、圖4和圖7所示的壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機為例，對本實用新型的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。此外，為了清楚地描述示例十至示例十二中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層，因此，將示例十至示例十二中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層稱為第一壓電聚合物復(fù)合層，將示例十至示例十二中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第二高分子聚合物絕緣層稱為第二壓電聚合物復(fù)合層。

示例十

圖18所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層41、第一壓電聚合物復(fù)合層42、居間電極層43、第二壓電聚合物復(fù)合層44和第二電極層45。其中，第一電極層41設(shè)置在第一壓電聚合物復(fù)合層42的第一側(cè)表面上；第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面與居間電極層43的第一側(cè)表面相對設(shè)置；居間電極層43的第二側(cè)表面與第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二壓電聚合物復(fù)合層44的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層45；第一電極層41、第二電極層45或居間電極層43為應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的電能輸出端。該第一壓電聚合物復(fù)合層42和第二壓電聚合物復(fù)合層44都包括：高分子聚合物基底層和壓電支撐元件，其中，第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中。

該摩擦發(fā)電機各層之間的接觸摩擦關(guān)系如下：第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面與居間電極層43的第一側(cè)表面之間，以及居間電極層43的第二側(cè)表面與第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面與居間電極層43的第一側(cè)表面之間，以及居間電極層43的第二側(cè)表面與第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面之間，以及第一電極層41與第一壓電聚合物復(fù)合層42的第一側(cè)表面之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面與居間電極層43的第一側(cè)表面之間，以及居間電極層43的第二側(cè)表面與第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面之間，以及第二壓電聚合物復(fù)合層44的第二側(cè)表面與第二電極層45之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面與居間電極層43的第一側(cè)表面之間，以及居間電極層43的第二側(cè)表面與第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面之間，以及第一電極層41與第一壓電聚合物復(fù)合層42的第一側(cè)表面之間，以及第二壓電聚合物復(fù)合層44的第二側(cè)表面與第二電極層45之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層41和/或第二電極層45和/或居間電極層43處感應(yīng)出電荷。

此外，圖18所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層42可以替換為圖2或圖3中所示的其它結(jié)構(gòu)的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖18所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二壓電聚合物復(fù)合層44不僅可以替換為圖2至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜，還可以替換為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例十一

圖19所示的應(yīng)用半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖18所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件以及第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件都為部分嵌入在凹槽中，其它描述均與圖18所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖19所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層42可以替換為圖5或圖6中所示的其它結(jié)構(gòu)的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖19所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二壓電聚合物復(fù)合層44不僅可以替換為圖1至圖4和圖5至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜，還可以替換為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例十二

圖20所示的應(yīng)用混合式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖18所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：分別設(shè)置于第一壓電聚合物復(fù)合層42的第二側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件和第二壓電聚合物復(fù)合層44的第一側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件都是一部分壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，另一部分壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，且完全嵌入在凹槽中的壓電支撐元件與部分嵌入在凹槽中的壓電支撐元件交錯相鄰設(shè)置，其它描述均與圖18所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖20所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層42可以替換為圖8、圖9、圖10或圖11中所示的其它結(jié)構(gòu)的混合式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖20所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第二壓電聚合物復(fù)合層44不僅可以替換為圖1至圖6和圖8至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜，還可以替換為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

實施例五

本實用新型的實施例五提供了一種摩擦發(fā)電機，包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層、第一高分子聚合物絕緣層、第三高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第三高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第三高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層；第一電極層和/或第二電極層為應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

其中，摩擦發(fā)電機中任意一組相鄰層之間都可以相互接觸摩擦，因此，摩擦發(fā)電機中的任意一組相鄰層之間都可以構(gòu)成一組摩擦界面。也就是說，第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間、第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第三高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間、第三高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面之間以及第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極層之間都可以構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應(yīng)出電荷。

其中，該第一高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。

可選地，該第二高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本實施例中，第二高分子聚合物絕緣層可以為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，也可以為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

可選地，該第三高分子聚合物絕緣層為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，由高分子聚合物基底層和壓電支撐元件構(gòu)成，其中，高分子聚合物基底層的至少一側(cè)表面上設(shè)置有凹槽，且壓電支撐元件設(shè)置在該凹槽中。進一步的，該高分子聚合物基底層的側(cè)表面上的凹槽數(shù)量為多個，且凹槽數(shù)量與壓電支撐元件數(shù)量相同，從而使每個凹槽中僅設(shè)置有一個壓電支撐元件。其中，壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式有多種，其與實施例一中的壓電支撐元件在凹槽中的設(shè)置方式相同，在此不再贅述。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本實施例中，第三高分子聚合物絕緣層可以為實施例一中所述的壓電聚合物復(fù)合膜，也可以為現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機所采用的高分子聚合物絕緣層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

在本實施例中，上述高分子聚合物基底層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選地，高分子聚合物絕緣層的制備材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

在本實施例中，上述壓電支撐元件的制備材料為壓電材料，如氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等壓電材料。優(yōu)選地，該壓電支撐元件的制備材料為聚偏氟乙烯(PVDF)。

在本實施例中，第三高分子聚合物絕緣層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間；在其它實施例中，第三高分子聚合物絕緣層也可以設(shè)置在第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層之間。本實用新型對此不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活設(shè)置。

由此可見，本實用新型實施例五提供的一種摩擦發(fā)電機，通過在高分子聚合物基底層的凹槽中設(shè)置壓電支撐元件，并將其作為摩擦界面與其它表面進行摩擦，不僅能夠使壓電支撐元件對高分子聚合物基底層的凹槽部位更好的施加壓力，產(chǎn)生形變，而且由于壓電支撐元件本身具有良好的彈性，從而能夠使摩擦界面更好的分離，進而使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高；同時，通過將壓電發(fā)電和摩擦發(fā)電兩種方式結(jié)合，使單位面積上的能量收集和輸出效率得到了提高。且本實用新型提供的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)及制作工藝簡單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

為方便理解，下面僅以應(yīng)用圖2、圖5和圖8所示的壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機為例，對本實用新型的應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。此外，為了清楚地描述示例十三至示例十五中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層和第三高分子聚合物絕緣層，因此，將示例十三至示例十五中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第一高分子聚合物絕緣層稱為第一壓電聚合物復(fù)合層，將示例十三至示例十五中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第二高分子聚合物絕緣層稱為第二壓電聚合物復(fù)合層，將示例十三至示例十五中的應(yīng)用了實施例一中的壓電聚合物復(fù)合膜的第三高分子聚合物絕緣層稱為第三壓電聚合物復(fù)合層。

示例十三

圖21所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機包括：依次層疊設(shè)置的第一電極層51、第三高分子聚合物絕緣層52、第一壓電聚合物復(fù)合層53、第二高分子聚合物絕緣層54和第二電極層55。其中，第一電極層51設(shè)置在第三高分子聚合物絕緣層52的第一側(cè)表面上；第三高分子聚合物絕緣層52的第二側(cè)表面與第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第一壓電聚合物復(fù)合層53的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層54的第一側(cè)表面相對設(shè)置；第二高分子聚合物絕緣層54的第二側(cè)表面上設(shè)置有第二電極層55；第一電極層和/或第二電極層為應(yīng)用壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的電能輸出端。第一壓電聚合物復(fù)合層53包括：高分子聚合物基底層和壓電支撐元件，其中，該第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面和第二側(cè)表面分別設(shè)置有凹槽，壓電支撐元件均完全嵌入在凹槽中。

該摩擦發(fā)電機各層之間的接觸摩擦關(guān)系如下：第三高分子聚合物絕緣層52的第二側(cè)表面與第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面之間，以及第一壓電聚合物復(fù)合層53的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層54的第一側(cè)表面之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第三高分子聚合物絕緣層52的第二側(cè)表面與第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面之間，以及第一壓電聚合物復(fù)合層53的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層54的第一側(cè)表面之間，以及第一電極層51與第三高分子聚合物絕緣層52的第一側(cè)表面之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第三高分子聚合物絕緣層52的第二側(cè)表面與第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面之間，以及第一壓電聚合物復(fù)合層53的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層54的第一側(cè)表面之間，以及第二高分子聚合物絕緣層54的第二側(cè)表面與第二電極層55之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦；或者，第三高分子聚合物絕緣層52的第二側(cè)表面與第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面之間，以及第一壓電聚合物復(fù)合層53的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層54的第一側(cè)表面之間，以及第一電極層51與第三高分子聚合物絕緣層52的第一側(cè)表面之間，以及第二高分子聚合物絕緣層54的第二側(cè)表面與第二電極層55之間分別構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應(yīng)出電荷。

此外，圖21所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層53可以替換為圖1或圖3中所示的其它結(jié)構(gòu)的全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖21所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第三高分子聚合物絕緣層53和第二高分子聚合物絕緣層54都可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例十四

圖22所示的應(yīng)用半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖21所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面和第二側(cè)表面的凹槽中的壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，其它描述均與圖21所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，圖22所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層53可以替換為圖4或圖6中所示的其它結(jié)構(gòu)的半嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖22所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第三高分子聚合物絕緣層53和第二高分子聚合物絕緣層54都可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

示例十五

圖23所示的應(yīng)用混合式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機與圖21所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的區(qū)別在于：分別設(shè)置于第一壓電聚合物復(fù)合層53的第一側(cè)表面和第二側(cè)表面的凹槽中的多個壓電支撐元件中的一部分壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中，另一部分壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中，且完全嵌入在凹槽中的壓電支撐元件與部分嵌入在凹槽中的壓電支撐元件交錯相鄰設(shè)置，其它描述均與圖21所示的應(yīng)用全嵌入式壓電聚合物復(fù)合膜的摩擦發(fā)電機的描述相同，此處不再贅述。

同樣的，在其它應(yīng)用混合式壓電聚合物復(fù)合膜的方案中，圖23所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第一壓電聚合物復(fù)合層53可以替換為圖7、圖9、圖10或圖11中所示的其它結(jié)構(gòu)的混合式壓電聚合物復(fù)合膜。另外，圖23所示摩擦發(fā)電機中應(yīng)用的第三高分子聚合物絕緣層53和第二高分子聚合物絕緣層54都可以替換為圖1至圖11中所示的任一種壓電聚合物復(fù)合膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，此處不做限定。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在上述各個實施例中，壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中的設(shè)置方式更有利于促使兩個相鄰的摩擦界面在接觸后的相互分離，從而防止因摩擦界面的材料老化等原因而導(dǎo)致的摩擦界面接觸后無法有效分離的問題，而且，由于壓電支撐元件的一部分突出于凹槽外部，還使得該壓電支撐元件受到的壓力加大，從而進一步提升了因壓電效應(yīng)而產(chǎn)生的電量。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)輸出電壓和/或輸出電流的要求，靈活設(shè)置壓電支撐元件的嵌入方式，例如，在對輸出電壓和/或輸出電流的要求較低時，采用將壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中的設(shè)置方式；在對輸出電壓和/或輸出電流的要求較高時，采用將壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中的設(shè)置方式；在對輸出電壓和/或輸出電流的要求適中時，還可以將壓電支撐元件完全嵌入在凹槽中的設(shè)置方式以及壓電支撐元件部分嵌入在凹槽中的設(shè)置方式相互結(jié)合，并且，還可通過調(diào)整兩種設(shè)置方式對應(yīng)的壓電支撐元件的數(shù)量來更加靈活地調(diào)節(jié)輸出電壓和/或輸出電流。

需要注意的是，在上述各個實施例中，設(shè)置有壓電支撐元件的壓電聚合物復(fù)合層的一側(cè)表面必定作為摩擦界面與其相對表面接觸摩擦產(chǎn)生電能，未設(shè)置壓電支撐元件的壓電聚合物復(fù)合層的一側(cè)表面既可以作為摩擦界面與其相對的表面接觸摩擦產(chǎn)生電能，也可以與其相對表面固定設(shè)置，對此本實用新型不作具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況靈活選擇。

此外，在上述各個實施例中，為了增加摩擦發(fā)電機的相鄰層中相互接觸的兩個表面之間的摩擦力，可以在相互接觸的至少一個表面上設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)，本實用新型對凸起結(jié)構(gòu)中包含的凹陷和凸起的種類、數(shù)量不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以靈活設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)中所包含的凹陷和凸起的種類和數(shù)量。例如：凸起結(jié)構(gòu)為多個凸點按照矩形或菱形排列構(gòu)成，或者為多個帶狀結(jié)構(gòu)按照幾何排列設(shè)置在所述至少一個表面的兩側(cè)、四角、四周邊緣或整個表面上。其中，凸點形狀可以為圓柱形、四棱柱形或四棱錐形等；帶狀結(jié)構(gòu)可以按照井字、叉字、斑馬線型、十字或口字的形狀陣列排列。

可選的，在上述各個實施例中，第一電極層和第二電極層的材料為為銦錫氧化物、石墨烯或金屬；其中，金屬是金、銀、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鉬、鎢、釩、鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金、鉭合金或銀納米線膜。

可選的，在上述各個實施例中，當(dāng)?shù)谝桓叻肿泳酆衔锝^緣層、第二高分子聚合物絕緣層或第三高分子聚合物絕緣層不為壓電聚合物復(fù)合膜時，該第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層或第三高分子聚合物絕緣層的制備材料為選自硅膠、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海綿薄膜、纖維素海綿薄膜、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。優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)。

另外，雖然上述實施例中已經(jīng)對各類摩擦發(fā)電機中的摩擦界面進行了詳細介紹，但是，此處還要強調(diào)的是，通常情況下，摩擦發(fā)電機中的任意兩個相鄰層之間均可以構(gòu)成一組摩擦界面相互摩擦，而且，摩擦發(fā)電機中除摩擦界面之外的其余相鄰層之間既可以固定設(shè)置也可以非固定設(shè)置。優(yōu)選地，為了提升摩擦電和壓電的收集效率，可以將摩擦發(fā)電機中包括壓電聚合物復(fù)合膜的一層中設(shè)置有壓電支撐元件的一側(cè)表面與其相鄰層的表面相互接觸并摩擦，以便于因摩擦及壓電的雙重效應(yīng)而產(chǎn)生電能。

另外，上述各個實施例的摩擦發(fā)電機中的電能輸出端也可以靈活設(shè)置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以靈活選擇多個電極層(包括第一電極層、第二電極層以及居間電極層)中的至少一個作為摩擦發(fā)電機的電能輸出端。例如，當(dāng)摩擦發(fā)電機包括居間電極層時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以靈活選擇第一電極層、第二電極層以及居間電極層中的一個、兩個或三個電極層作為電能輸出端。當(dāng)選擇其中的一個電極層作為電能輸出端時，該電極層與外電路中的接地點共同形成電流回路；當(dāng)選擇其中的兩個電極層作為電能輸出端時，由于該兩個電極層之間具有電勢差而形成電流回路；當(dāng)選擇三個電極層作為電能輸出端時，可以將其中的每兩個電極作為一組輸出端，由多組輸出端串聯(lián)或并聯(lián)后作為摩擦發(fā)電機的電能輸出端。例如，可以將第一電極層和居間電極層作為一組輸出端，第二電極層和居間電極層作為另一組輸出端，兩組輸出端相互串聯(lián)或并聯(lián)后作為摩擦發(fā)電機的電能輸出端。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說明中，為便于理解，對方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對于上述步驟的順序并不作嚴格限制。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，如：ROM/RAM、磁碟、光盤等。

還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。