[發明專利]摩擦發電機的制造方法及摩擦發電機

有效

• 申請號: 201310181848.4
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN104167949A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 徐傳毅;趙豪;鄧楊;劉軍鋒
• 申請（專利權）人: 納米新能源（唐山）有限責任公司
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B32B3/30
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴;李郁

技術領域

本發明涉及納米技術領域，尤其涉及一種摩擦發電機的制造方法及制得的摩擦發電機。

背景技術

采用納米技術的能量收集和轉換裝置，由于其獨特的自發電和自驅動性質，很可能在制造和驅動自供電納米器件和納米系統裝置中起到關鍵性的作用。

通常來講，發電機具有生成電荷，將正負電荷分開產生電勢差并由電勢差驅動自由電子移動的作用，它以電磁、壓電、熱電、甚至靜電效應為基礎。在我們日常生活中，摩擦電和靜電現象是一種非常普遍的現象，由于它很難被收集和利用，往往是被人們所忽略的一種能源形式，如果能夠通過一種新的方法收集摩擦產生的電能或者利用該方法將日常生活中不規則的動能轉換成能夠利用的電能，將對人們的日常生活產生重要影響。

截止到目前為止，微型靜電發電機已被研制成功，并且在微機電（MEMS）領域得到廣泛應用。但是微型靜電發電機的設計主要以無機硅材料為基礎，并且器件的制造需要復雜的工藝和精密的操作。整個裝置的制備需要大型的儀器設備和特殊的生產條件，造價成本過高，不利于發電機的商業化和日常應用。

因此，如何制造摩擦發電機尤其是如何以簡單的工藝制造出摩擦發電機是目前一個急需解決的技術問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是針對現有技術的缺陷，提出一種摩擦發電機的制造方法，以實現以簡單的工藝制造出摩擦發電機。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種摩擦發電機的制造方法，包括：

1）配料：準備高分子材料的漿料；

2）涂布：將所述漿料均勻地涂布在平板基材上；

3）干燥固化：對涂布有漿料的基材進行干燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體；

4）加熱壓印：對3）干燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱以及凹凸壓印處理，獲得帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層-基材層層疊體；以及

5）組裝：根據4）加熱壓印步驟得到的高分子薄膜層-基材層層疊體制成摩擦發電機，所述摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層，第一高分子聚合物絕緣層，和第二電極層或者所述摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層，第一高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層；或者所述摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層，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；或者所述摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層，第一高分子聚合物絕緣層，居間薄膜層，第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層；第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層一起，和/或第二電極層和第二高分子聚合物絕緣層一起，由4）加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體構成。

前述的方法，1）配料步驟中，所述高分子材料是聚二甲基硅氧烷；將高分子材料與固化劑混合均勻后溶于有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是正己烷、環己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯。優選的漿料中固體（混合物）與有機溶劑的質量比為1：20。所用固化劑為硫化劑，例如市購道康寧184。固化溫度為60-120℃。

前述的方法，1）配料步驟中，所述高分子材料是酚醛樹脂，環氧樹脂或三聚氰氨甲醛樹脂，將固化劑加入到所述高分子材料中，配成漿料。這些高分子材料本身是液態的，不需要使用有機溶劑，僅將固化劑添加到高分子材料中即可。

本發明摩擦發電機中高分子聚合物絕緣層與電極層之間，或者高分子聚合物絕緣層之間相互摩擦產生靜電荷，從而導致電極之間出現電勢差。因此，經過本發明工藝處理后，形成的高分子薄膜層需要能夠摩擦起電。例如，常規酚醛樹脂均可以應用于本發明，包括苯酚醛樹脂、甲醛樹脂。本領域技術人員容易根據所選高分子材料選擇適用的固化劑。固化劑可為脂環族多胺、叔胺、咪唑類以及三氟化硼絡合物。固化溫度為60-120℃。

環氧樹脂（包括縮水甘油醚類、縮水甘油酯類、縮水甘油胺類、脂肪族環氧化合物、脂環族環氧化合物）也可以應用于本發明。固化劑為聚琉醇型、多異氰酸酯型、脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、脂環族多胺、叔胺、咪唑類以及三氟化硼絡合物等，固化溫度為50-100℃。

高分子材料還可以是三聚氰氨甲醛樹脂，固化劑為ASA固化劑，固化溫度為120-150℃。

前述的方法，3）干燥固化步驟中，對涂布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25℃運動粘度為80-99CST，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。