[發明專利]一種摩擦發電機、具有該摩擦發電機的裝置及制作方法

有效

• 申請號: 201710595400.5
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107196551B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 胡海峰;殷劉岳;許占齊;馬偉杰;都智
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司;合肥鑫晟光電科技有限公司
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;劉偉

本發明提供一種摩擦發電機、具有該摩擦發電機的裝置及制作方法，該摩擦發電機包括：相對設置的第一摩擦單元和第二摩擦單元，所述第一摩擦單元包括第一輸出電極，第二摩擦單元包括第二輸出電極，所述第一摩擦單元和/或第二摩擦單元的摩擦面上設置有具有納米凹凸結構表面的復合層，所述復合層包括至少三層膜層，所述至少三層膜層中，位于兩側的膜層為絕緣膜層，位于內側的膜層中，至少具有一層為導電膜層。本發明中，在摩擦電極的摩擦面設置粗糙的復合層，以增加摩擦單元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦發電機的能量輸出效率。另一方面，導電膜層能夠與輸出電極形成電容，當摩擦發電機應用于電容式壓力傳感器時，能夠提高壓力傳感器的靈敏度。

技術領域

本發明涉及摩擦發電技術領域，尤其涉及一種摩擦發電機、壓力傳感器、觸控基板、觸控裝置、柔性可穿戴裝置及摩擦發電機的制作方法。

背景技術

能源危機已經開始越來越受到關注。綠色能源如太陽能，氫能，風能，熱能及機械振動能等已越來越受到關注和成為研究熱點。摩擦發電機作為一種無污染，性能穩定，簡單易制的新型結構已越來受到關注，其中，柔性摩擦發電機受到廣泛研究及應用，如應用于自供電的壓力傳感器等。

目前，柔性摩擦發電機的摩擦電極主要是由ITO(氧化銦錫)或石墨烯制成。對于ITO電極，雖然在平面時方阻較低，但由于其柔性差，在彎曲折疊狀態其電阻會急劇增加，從而在彎曲狀態時輸出能量急劇減少。對于石墨烯電極，由于其自身具有極好的柔性，因而在彎曲時其方阻變化不大，然而相比于非彎曲狀態下的ITO電極，石墨烯電極的方阻要比ITO電極的方阻大幾個數量級，相比于ITO電極，其能量輸出效率較低。

因而如何易制備出具有高能量輸出效率的柔性摩擦發電機依然是個極具挑戰的課題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種摩擦發電機、具有該摩擦發電機的裝置及制作方法，用于解決現有的摩擦發電機能量輸出效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種摩擦發電機，包括：相對設置的第一摩擦單元和第二摩擦單元，所述第一摩擦單元包括第一輸出電極，第二摩擦單元包括第二輸出電極，所述第一摩擦單元和/或第二摩擦單元的摩擦面上設置有具有納米凹凸結構表面的復合層，所述復合層包括至少三層膜層，所述至少三層膜層中，位于兩側的膜層為絕緣膜層，位于內側的膜層中，至少具有一層為導電膜層。

優選地，所述復合層的表面包括多個納米尺寸的凸點，所述多個凸點呈陣列方式排布，形成所述納米凹凸結構。

優選地，所述導電膜層為高分子聚合物導電膜層。

優選地，所述第一輸出電極和/或第二輸出電極采用柔性導電材料制成。

優選地，所述柔性導電材料為石墨烯或碳納米管。

優選地，

所述第一摩擦單元包括第一絕緣基底、所述第一輸出電極和所述復合層，所述第一絕緣基底采用聚對苯二甲酸乙二醇酯PET制成，所述第一輸出電極采用石墨烯制成；

第二摩擦單元包括第二絕緣基底和所述第二輸出電極，所述第二絕緣基底采用PET制成，所述第二摩擦單元采用氧化銦錫ITO制成。

優選地，

所述第一摩擦單元包括第一絕緣基底、所述第一輸出電極和所述復合層，所述第一絕緣基底采用PET制成，所述第一輸出電極采用石墨烯制成；

所述第二摩擦單元包括所述第二輸出電極和所述復合層，所述第二摩擦單元采用ITO制成。

本發明還提供一種壓力傳感器，包括上述摩擦發電機，所述摩擦發電機的第一輸出電極和第二輸出電極分別復用為所述壓力傳感器的可動電極和固定電極，所述第一輸出電極采用柔性導電材料制成。

本發明還提供一種觸控基板，包括上述壓力傳感器。