摩擦發電機的製造方法及摩擦發電的製造方法

2023-08-10 19:45:11 2

摩擦發電機的製造方法及摩擦發電的製造方法
【專利摘要】摩擦發電機的製造方法及摩擦發電機。該方法包括：1）配料：準備高分子材料的漿料；2）塗布：將所述漿料均勻地塗布在平板基材上；3）乾燥固化：對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體；4）加熱壓印：對3）乾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-基材層層疊體製成摩擦發電機。本發明提供的摩擦發電機的製造方法可以方便地製造出摩擦發電機，且製造過程簡單，成本低。
【專利說明】摩擦發電機的製造方法及摩擦發電機

【技術領域】
[0001]本發明涉及納米【技術領域】，尤其涉及一種摩擦發電機的製造方法及製得的摩擦發電機。

【背景技術】
[0002]採用納米技術的能量收集和轉換裝置，由於其獨特的自發電和自驅動性質，很可能在製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。
[0003]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並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，由於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。
[0004]截止到目前為止，微型靜電發電機已被研製成功，並且在微機電(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矽材料為基礎，並且器件的製造需要複雜的工藝和精密的操作。整個裝置的製備需要大型的儀器設備和特殊的生產條件，造價成本過高，不利於發電機的商業化和日常應用。
[0005]因此，如何製造摩擦發電機尤其是如何以簡單的工藝製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】

[0006]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製造方法，以實現以簡單的工藝製造出摩擦發電機。
[0007]根據本發明的一個方面，本發明提供了一種摩擦發電機的製造方法，包括:
[0008]I)配料:準備高分子材料的漿料；
[0009]2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在平板基材上；
[0010]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體；
[0011]4)加熱壓印:對3)乾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
[0012]5)組裝:根據4)加熱壓印步驟得到的高分子薄膜層-基材層層疊體製成摩擦發電機，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。
[0013]前述的方法，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚二甲基矽氧烷；將高分子材料與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，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°C。
[0014]前述的方法，I)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。
[0015]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後，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於本發明，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°C。
[0016]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)也可以應用於本發明。固化劑為聚琉醇型、多異氰酸酯型、脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚醯胺、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°C。
[0017]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°C。
[0018]前述的方法，3)乾燥固化步驟中，對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為80-99CST，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0019]前述的方法，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2—甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2—三氯乙烯、1，2 —二甲氧基乙烷、1，2，3，4 一四氫化萘、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N—二甲基甲醯胺、甲苯、N，N—二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N—甲基吡咯烷酮。
[0020]前述的方法，2)塗布步驟中，採用塗布機對漿料進行塗布。
[0021]所述塗布機包括機架，設置於機架上的刮刀，塗布輥輪，背輥輪以及漿料容納器；其中，塗布輥輪和背輥輪同排平行設置且同向轉動，漿料容納器與塗布輥輪連接；刮刀設於塗布輥輪上方，與塗布輥輪表面留有間隙；基材繞背輥輪運行。該塗布機可以市購得到，例如TB-800型矽油塗布機。
[0022]前述的方法，2)塗布步驟中，通過調整刮刀與塗布輥輪的間隙，調節漿料從漿料容納器運送到塗布輥輪的量。
[0023]前述的方法，2)塗布步驟中，塗布輥輪轉速是10_120m/min，背輥輪轉速是10-120m/mino
[0024]前述的方法，4)加熱壓印步驟中，採用壓印機進行凹凸壓印處理，所述壓印機的壓印棍表面帶有微納凹凸結構。
[0025]前述的方法，4)加熱壓印步驟中，進行凹凸壓印處理前，採用加熱裝置在60-220°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理。
[0026]前述的方法，4)加熱壓印步驟中，壓印輥表面具有60_220°C的溫度，對3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體同時進行加熱和凹凸壓印處理。
[0027]當高分子材料是聚二甲基矽氧烷，酚醛樹脂，環氧樹脂，三聚氰氨甲醛樹脂時，優選壓印溫度為60_120°C。
[0028]當高分子材料是聚乙烯時，壓印溫度為80_120°C ;聚丙烯時，壓印溫度為140-160 0C ;聚苯乙烯時，壓印溫度為140-160°C ;聚甲基丙烯酸甲酯時，壓印溫度為80-120°C ;聚氯乙烯和尼龍時，壓印溫度為80-100°C ;聚碳酸酯時，壓印溫度為120_140°C ；聚氨酯時，壓印溫度為140-170°C ;聚對苯二甲酸乙二醇酯時，壓印溫度為150-220°C。
[0029]根據本發明的另一個方面，本發明提供了一種摩擦發電機，由上述任一種方法製成。
[0030]根據本發明的又一個方面，本發明提供了一種摩擦發電機的製造方法，包括:
[0031]I)配料:準備高分子材料漿料；
[0032]2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在帶有微納凹凸結構的基材上；
[0033]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體；
[0034]4)分離:將3)乾燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體的高分子薄膜層和基材層進行分離，得到帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層；以及
[0035]5)組裝:根據4)分離步驟得到的高分子薄膜層製成摩擦發電機，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；第一高分子聚合物絕緣層，和/或第二高分子聚合物絕緣層，和/或居間薄膜層由4)分離步驟所得高分子薄膜層構成。
[0036]前述的方法，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚二甲基矽氧烷；將高分子材料與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，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°C。
[0037]前述的方法，I)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。
[0038]本發明形成的高分子薄膜層是用作摩擦發電機的第一高分子聚合物絕緣層和/或第二高分子聚合物絕緣層和/或居間薄膜層。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後，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於本發明，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。。。
[0039]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)也可以應用於本發明。固化劑為聚琉醇型、多異氰酸酯型、脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚醯胺、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°C。
[0040]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°C。
[0041]前述的方法，3)乾燥固化步驟中，對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為100CST以上，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0042]前述的方法，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2—甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2—三氯乙烯、1，2 —二甲氧基乙烷、1，2，3，4 一四氫化萘、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N—二甲基甲醯胺、甲苯、N，N—二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N—甲基吡咯烷酮。
[0043]前述的方法，2)塗布步驟中，採用塗布機對漿料進行塗布。
[0044]所述塗布機包括機架，設置於機架上的刮刀，塗布輥輪，背輥輪以及漿料容納器；其中，塗布輥輪和背輥輪同排平行設置且同向轉動，漿料容納器與塗布輥輪連接；刮刀設於塗布輥輪上方，與塗布輥輪表面留有間隙；基材繞背輥輪運行。該塗布機可以市購得到，例如TB-800型矽油塗布機。
[0045]前述的方法，2)塗布步驟中，通過調整刮刀與塗布輥輪的間隙，調節漿料從漿料容納器運送到塗布輥輪的量。
[0046]前述的方法，2)塗布步驟中，塗布輥輪轉速是10_120m/min，背輥輪轉速是10-120m/mino
[0047]根據本發明的再一個方面，本發明提供了一種摩擦發電機，由上述任一種方法製成。
[0048]採用本發明的技術方案，至少具有如下有益效果:利用本發明摩擦發電機的製造方法，可以簡化製備過程，得到的凹凸結構間距、大小均勻，從而所得摩擦發電機性能穩定。另外，本發明簡化了先前的Si模版製作工藝的複雜過程，以及改變了 Si片大小對產品大小的限制，是一種實用的新型微納結構產業化生產工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1為本發明摩擦發電機的製造工藝流程圖。
[0050]圖2為本發明塗布工藝示意圖。
[0051]圖3為本發明加熱壓印工藝示意圖。
[0052]圖4為本發明壓印輥上的微納凹凸結構示意圖。
[0053]圖5為本發明摩擦發電機的結構示意圖。
[0054]圖6為本發明另一種摩擦發電機的結構示意圖。
[0055]圖7為本發明另一種摩擦發電機的結構示意圖。
[0056]圖8為本發明另一種摩擦發電機的結構示意圖。
[0057]圖9為本發明另一種摩擦發電機的製造工藝流程圖。
[0058]圖10為帶有微納凹凸結構的基材的平面示意圖。
[0059]圖11為帶有微納凹凸結構的基材的剖面示意圖。
[0060]圖12為本發明塗布-分離工藝示意圖。

【具體實施方式】
[0061]為充分了解本發明之目的、特徵及功效，藉由下述具體的實施方式，對本發明做詳細說明，但本發明並不僅僅限於此。
[0062]本發明提出摩擦發電機的製造方法，以實現以簡單的工藝製造出摩擦發電機。
[0063]如圖1所示，一種摩擦發電機的製造工藝流程圖。該方法包括:
[0064]I)配料:準備高分子材料的漿料。
[0065]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，只經過本發明工藝處理後，形成的高分子薄膜層需要能夠摩擦起電。
[0066]可以使用的高分子材料是聚二甲基矽氧烷。將聚二甲基矽氧烷與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，攪拌均勻，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。固化劑為硫化劑，例如市購道康寧184，此時高分子材料與固化劑的重量比為5:1到20:1，優選10:1。固化溫度為60-120°C。優選的，在攪拌過程中可以伴隨加熱。
[0067]可以使用的高分子材料還可以是酚醛樹脂，環氧樹脂或三聚氰氨甲醛樹脂。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，高分子材料與固化劑的重量比為5:1到20:1，優選10:1。
[0068]酚醛樹脂均可以應用於本發明，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°C。
[0069]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)也可以應用於本發明。固化劑為聚琉醇型、多異氰酸酯型、脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚醯胺、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°C。
[0070]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°C。
[0071]可以使用的高分子材料還可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將上述高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2 —甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2—三氯乙烯、1，2—二甲氧基乙烷、I，2，3，4 一四氫化萘、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N, N 一二甲基甲醯胺、甲苯、N，N 一二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N—甲基吡咯烷酮。
[0072]2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在平板基材上。
[0073]在該步驟中，優選採用塗布機對漿料進行塗布。具體的，如圖2所示，塗布機包括機架(圖未示)，設置於機架上的刮刀1，塗布輥輪2，背輥輪3以及漿料容納器4。塗布輥輪2和背輥輪3同排平行設置且同向轉動，漿料容納器4與塗布輥輪2連接；刮刀I設於塗布輥輪2上方，與塗布輥輪表面留有間隙；基材5繞背輥輪3運行。塗布輥輪2轉動，將漿料6從漿料容納器4運送到塗布輥輪2，然後背輥輪3轉動，將漿料6運送到基材5上，實現均勻性塗布。該塗布機可以市購得到，例如TB-800型矽油塗布機。
[0074]該塗布步驟中，通過調整刮刀I與塗布輥輪2的間隙，可以調節漿料6從漿料容納器4運送到塗布輥輪2的量。
[0075]該塗布步驟中，優選塗布輥輪轉速是10-120m/min，背輥輪轉速是10_120m/min，從而使得經後續步驟後所得高分子薄膜層的厚度為50um以下。
[0076]基材在該實施方式中充當摩擦發電機的電極的作用，因此所用材料是導電性的，例如金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鑰合金、鈮合金或鉭合金。或者鍍有上述金屬或合金的高分子材料，例如鍍有金屬或合金的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
[0077]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0078]該步驟中對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為80-99CST,固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。根據選擇的高分子材料類型和固化劑類型，應當選擇適當的固化溫度。例如聚二甲基矽氧烷，固化溫度為60-120°C ;酚醛樹脂，固化溫度為60-120°C ;環氧樹脂，固化溫度為50-100°C ;三聚氰氨甲醒樹脂，固化溫度為120-150°C。
[0079]當使用的高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，乾燥固化的溫度為60-120°C，乾燥時間為2-4小時。
[0080]4)加熱壓印:對高分子薄膜層-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。
[0081]在該步驟中，採用壓印機進行凹凸壓印處理。該壓印機是對市購壓印機的壓印輥改進而得到的，例如對TB-800型矽油塗布機進行改進而得到。如圖3所示，壓印機包括上下並排設置的兩個壓印輥7，該壓印輥7表面帶有微納凹凸結構(如圖4所示)。3)乾燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體從兩個壓印輥7間隙間通過(優選通過傳送帶傳送)，使得獲得帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層-基材層層疊體。優選的，高分子薄膜層表面的微納凹凸結構是凸起高度50nm-300nm的納米凹凸結構。
[0082]根據需要，微納凹凸結構可以是正方形凸起，條形凸起，四稜錐形凸起，相應的，為了得到具有上述形狀微納凹凸結構的層疊體，壓印輥7具有相應的微納凹凸結構。
[0083]在該步驟中，需要對固化形成的高分子薄膜層-基材層層疊體保持軟化，才能獲得需要的微納凹凸結構。加熱步驟與凹凸壓印步驟可以同時進行，也可以分步驟進行。如圖3所示，在一個【具體實施方式】中，進行凹凸壓印處理前，採用加熱裝置8在60-220°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理。該加熱裝置為市售常規用於加熱高分子材料的加熱裝置。
[0084]在另一個【具體實施方式】中，加熱壓印輥，使得壓印輥表面具有60_220°C的溫度，通過傳送帶，使3)乾燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體從兩個壓印輥7間隙間通過，同時進行加熱和凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下。
[0085]當高分子材料是聚二甲基矽氧烷，酚醛樹脂，環氧樹脂，三聚氰氨甲醛樹脂時，優選壓印溫度為60-120°C。
[0086]當高分子材料是聚乙烯時，壓印溫度為80_120°C ;聚丙烯時，壓印溫度為140-160 0C ;聚苯乙烯時，壓印溫度為140-160°C ;聚甲基丙烯酸甲酯時，壓印溫度為80-120°C ;聚氯乙烯和尼龍時，壓印溫度為80-100°C ;聚碳酸酯時，壓印溫度為120_140°C ；聚氨酯時，壓印溫度為140-170°C ;聚對苯二甲酸乙二醇酯時，壓印溫度為150-220°C。
[0087]5)組裝:根據4)加熱壓印步驟得到的高分子薄膜層-基材層層疊體製成摩擦發電機。
[0088]如圖5所示，摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，和第二電極層13。第一電極層11和第一高分子聚合物絕緣層12 —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，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有由上述加熱壓印產生的微納凹凸結構17。
[0089]第二電極層所用材料可以是金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。在一個【具體實施方式】中，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後使高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，高分子薄膜層與第二電極層13之間構成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端，例如分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線。
[0090]如圖6所示，摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一電極層11和第一高分子聚合物絕緣層12 —起，和/或第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13 —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，第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14表面帶有由上述加熱壓印產生的微納凹凸結構17 (圖中未示出第二高分子聚合物絕緣層14上的微納凹凸結構17)。
[0091]第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層可以不同時採用本發明的如上所述的層疊體結構，此時不採用本發明層疊體結構的高分子聚合物絕緣層所用材料可以選自聚醯亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚醯胺薄膜、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、纖維(再生)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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽中的任意一種。在第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層不採用本發明的如上所述的層疊體結構時，需要在第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層的一側表面設置電極層，電極層所用材料可以選自銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。在一個【具體實施方式】中，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後高分子薄膜層相對設置，兩高分子薄膜層之間形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端。優選的，相對設置的高分子薄膜層所用材料不同。
[0092]如圖7所示，摩擦發電機在圖6結構的基礎上，進一步包括居間薄膜層15，即摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，居間薄膜層15，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一電極層11和第一高分子聚合物絕緣層12一起，和/或第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13 —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，第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14表面帶有由上述加熱壓印產生的微納凹凸結構(圖未示)。具體的第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12、第二高分子聚合物絕緣層14、第二電極層13所用材料與設置情況與圖6所示摩擦發電機相同，這裡不再贅述。
[0093]居間薄膜層15所用材料可以選自聚醯亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚醯胺薄膜、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、纖維(再生)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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽中的任意一種。優選的，居間薄膜層15所用材料與第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層所用材料不同。
[0094]在一個【具體實施方式】中，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後在兩個高分子薄膜層之間設置居間薄膜層15，兩高分子薄膜層分別與居間薄膜層15形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端。
[0095]如圖8所示，摩擦發電機在圖6結構的基礎上，進一步包括居間電極層16，即摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，居間電極層16，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一電極層11和第一高分子聚合物絕緣層12一起，和/或第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13 —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，第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14表面帶有由上述加熱壓印產生的微納凹凸結構(圖未示)。具體的第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12、第二高分子聚合物絕緣層14、第二電極層13所用材料與設置情況與圖6所示摩擦發電機相同，這裡不再贅述。
[0096]居間電極層16所用材料是金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
[0097]在一個【具體實施方式】中，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後在兩個高分子薄膜層之間設置居間電極層16，兩高分子薄膜層分別與居間電極層16形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為摩擦發電機電壓和電流的一個輸出端；所述居間電極層16為摩擦發電機電壓和電流的另一個輸出端。
[0098]將上述結構的摩擦發電機進行封裝，得到摩擦發電機成品。優選的，採用塑料膠膜對上述摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機成品。
[0099]如圖9所示，另一種摩擦發電機的製造工藝流程圖。該方法包括:
[0100]I)配料:準備高分子材料的漿料。
[0101]本發明後續工序形成的高分子薄膜層是用作摩擦發電機的第一高分子聚合物絕緣層和/或第二高分子聚合物絕緣層和/或居間薄膜層。高分子薄膜層與電極層之間，或者高分子薄膜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後，形成的薄膜層需要能夠摩擦起電。
[0102]可以使用的高分子材料是聚二甲基矽氧烷。將聚二甲基矽氧烷與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，攪拌均勻，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。優選的，在攪拌過程中可以伴隨加熱。固化劑為硫化劑，例如市購道康寧184，此時高分子材料與固化劑的重量比為5:1到20:1，優選10:1。固化溫度為60-1200C ο
[0103]可以使用的高分子材料還可以是酚醛樹脂，環氧樹脂或三聚氰氨甲醛樹脂。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，高分子材料與固化劑的重量比為5:1到20:1，優選10:1。
[0104]常規酚醛樹脂均可以應用於本發明，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°C。
[0105]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)也可以應用於本發明。固化劑為聚琉醇型、多異氰酸酯型、脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚醯胺、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°C。
[0106]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°C。
[0107]可以使用的高分子材料還可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將上述高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2 —甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2—三氯乙烯、1，2—二甲氧基乙烷、I，2，3，4 一四氫化萘、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N—二甲基甲醯胺、甲苯、N，N—二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N—甲基吡咯烷酮。
[0108]2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在帶有微納凹凸結構的基材上。
[0109]在該步驟中，優選採用塗布機對漿料進行塗布。具體的，如圖2和圖12所示，塗布機包括機架(圖未示)，設置於機架上的刮刀1，塗布輥輪2，背輥輪3以及漿料容納器4。塗布輥輪2和背輥輪3同排平行設置且同向轉動，漿料容納器4與塗布輥輪2連接；刮刀I設於塗布輥輪2上方，與塗布輥輪表面留有間隙；基材5繞背輥輪3運行。塗布輥輪2轉動，將漿料6從漿料容納器4運送到塗布輥輪2，然後背輥輪3轉動，將漿料6運送到基材5上，實現均勻性塗布。該塗布機可以市購得到，例如TB-800型矽油塗布機。
[0110]該塗布步驟中，通過調整刮刀I與塗布輥輪2的間隙，可以調節漿料6從漿料容納器4運送到塗布輥輪2的量。
[0111]該塗布步驟中，優選塗布輥輪轉速是10-120m/min，背輥輪轉速是10-120m/min，刮刀與塗布輥輪的間隙是150um左右，從而使得經後續步驟後所得高分子薄膜層的厚度為50um以下。
[0112]帶有微納凹凸結構的基材如圖10和11所示，可以採用柔性金屬材質(例如Al片或Cu片，優選10um厚Al片或Cu片)，在其一側表面上加工有微納凹凸結構。該微納凹凸結構可以是正方形凸起，條形凸起，四稜錐形凸起。
[0113]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0114]該步驟中對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為100CST以上，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0115]根據選擇的高分子材料類型和固化劑類型，應當選擇適當的固化溫度。例如聚二甲基矽氧烷，固化溫度為60-120°C;酚醛樹脂，固化溫度為60-120°C;環氧樹脂，固化溫度為50-100°C ;三聚氰氨甲醛樹脂，固化溫度為120-150°C。
[0116]當使用的高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，乾燥固化的溫度為60-120°C，乾燥時間為2-4小時。
[0117]4)分離:將3)乾燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體的高分子薄膜層和基材層進行分離，得到帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層。
[0118]優選的，如圖12所示，分離設備包括分離輥9A和收集輥9B，通過分離輥9A轉動，將高分子薄膜層和基材層進行分離，然後通過收集輥9B轉動，將分離的高分子薄膜層收集到收集輥9B上。該分離的高分子薄膜層為帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層。
[0119]優選的，高分子薄膜層表面的微納凹凸結構是凸起高度50nm-300nm的納米凹凸結構。
[0120]根據需要，微納凹凸結構可以是正方形凸起，條形凸起，四稜錐形凸起，相應的，為了得到具有上述形狀微納凹凸結構的高分子薄膜層，基材5具有相應的微納凹凸結構。
[0121]該實施方式中，雖然不循環使用基材也已經得到了所需摩擦發電機，然而優選的方案如圖12所示，該實施方式還使用了多個傳送輥輪9C，通過傳送輥輪9C，基材5循環使用。基材5起到傳送帶和模具的作用。
[0122]5)組裝:根據4)分離步驟得到的高分子薄膜層製成摩擦發電機。
[0123]5)組裝步驟所得摩擦發電機具有圖5至圖8相同的結構。不同處在於，本實施方式所得為不帶電極層的高分子薄膜層，因此需要在高分子薄膜層的不帶微納凹凸結構的表面設置電極層，例如採用磁控濺射金屬材料或者直接粘貼金屬箔的方法。
[0124]如圖5所示，摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，和第二電極層13。第一高分子聚合物絕緣層12由4)分離步驟所得高分子薄膜層構成。第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有由上述加工工藝產生的微納凹凸結構17。
[0125]第一電極層所用材料可以是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。第二電極層所用材料可以是金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。在一個【具體實施方式】中，在4)分離步驟所得高分子薄膜未設置微納凹凸結構的表面設置第一電極層11，然後裁剪成需要的尺寸，按照高分子薄膜層面向第二電極層13層疊設置，高分子薄膜層與第二電極層13之間構成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端，例如分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線。
[0126]如圖6所示，摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14，由4)分離步驟所得高分子薄膜層構成。第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14表面帶有由上述加工工藝產生的微納凹凸結構17 (圖中未示出第二高分子聚合物絕緣層14上的微納凹凸結構17)。
[0127]第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層可以不同時採用本發明的如上所述的高分子薄膜層，此時不採用本發明高分子薄膜層的高分子聚合物絕緣層所用材料可以選自聚醯亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚醯胺薄膜、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、纖維(再生)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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽中的任意一種。
[0128]電極層所用材料可以選自銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
[0129]在一個【具體實施方式】中，在4)分離步驟所得高分子薄膜未設置微納凹凸結構的表面設置第一電極層11或第二電極層13，裁剪成需要的尺寸，然後高分子薄膜層相對設置，兩高分子薄膜層之間形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端。優選的，相對設置的高分子薄膜層所用材料不同。
[0130]如圖7所示，摩擦發電機在圖6結構的基礎上，進一步包括居間薄膜層15，即摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，居間薄膜層15，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14和/或居間薄膜層15，由4)分離步驟所得高分子薄膜層構成，第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14和/或居間薄膜層15表面帶有由上述加工工藝產生的微納凹凸結構(圖未示)。具體的第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12、第二高分子聚合物絕緣層14、第二電極層13所用材料與設置情況與圖9所示工藝所得的圖6所示摩擦發電機相同，這裡不再贅述。
[0131]居間薄膜層15可以不同時採用本發明的如上所述的高分子薄膜層，此時不採用本發明高分子薄膜層的居間薄膜層15所用材料可以選自聚醯亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚醯胺薄膜、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、纖維(再生)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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽中的任意一種。優選的，居間薄膜層15所用材料與第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層所用材料不同。
[0132]在一個【具體實施方式】中，在4)分離步驟所得高分子薄膜未設置微納凹凸結構的表面設置第一電極層11或第二電極層13，裁剪成需要的尺寸，然後在兩個高分子薄膜層之間設置居間薄膜層15，兩高分子薄膜層分別與居間薄膜層15形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為電流、電壓輸出端。
[0133]如圖8所示，摩擦發電機在圖6結構的基礎上，進一步包括居間電極層16，即摩擦發電機包括層疊設置的第一電極層11，第一高分子聚合物絕緣層12，居間電極層16，第二高分子聚合物絕緣層14和第二電極層13。第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14由4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層構成，第一高分子聚合物絕緣層12和/或第二高分子聚合物絕緣層14表面帶有由上述加工工藝產生的微納凹凸結構(圖未示)。具體的第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12、第二高分子聚合物絕緣層14、第二電極層13所用材料與設置情況與圖9所示工藝所得的圖6所示摩擦發電機相同，這裡不再贅述。
[0134]居間電極層16所用材料是金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。
[0135]在一個【具體實施方式】中，在4)分離步驟所得高分子薄膜未設置微納凹凸結構的表面設置第一電極層11或第二電極層13，裁剪成需要的尺寸，然後在兩個高分子薄膜層之間設置居間電極層16，兩高分子薄膜層分別與居間電極層16形成摩擦面。第一電極層11和第二電極層13為摩擦發電機電壓和電流的一個輸出端；所述居間電極層16為摩擦發電機電壓和電流的另一個輸出端。
[0136]將上述結構的摩擦發電機進行封裝，得到摩擦發電機成品。優選的，採用塑料膠膜對上述摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機成品。
[0137]當本發明的摩擦發電機的各層向下彎曲時，由於存在的微納凹凸結構，摩擦發電機中的摩擦層表面相互摩擦產生靜電荷，靜電荷的產生會使電極和摩擦電極之間的電容發生改變，從而導致電極之間出現電勢差。由於電極之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側流向電勢高的一側，從而在外電路中形成電流。
[0138]下面通過具體的實施例來闡述本發明的方法的實施，本領域技術人員應當理解的是，這不應被理解為對本發明權利要求範圍的限制。
[0139]實施例1
[0140]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0141]I)配料:將高分子材料聚二甲基矽氧烷與固化劑道康寧184按照重量比為10:1混合均勻，然後溶於有機溶劑正己烷，加熱到80°C並攪拌均勻，得到漿料。
[0142]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在10um鍍鋁PET上。塗布棍輪轉速是50m/min,背棍輪轉速是50m/min,刮刀與塗布棍輪的間隙是150um。
[0143]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在80°C乾燥至高分子材料25°C運動粘度為90CST,固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0144]4)加熱壓印:按照圖3所示方式進行加熱以及凹凸壓印處理。首先，採用加熱裝置在80°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理保持軟化，然後通過傳送帶，將軟化的層疊體傳送到壓印輥，使其從兩個壓印輥的間隙間通過，實施凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下，所得層疊體中高分子薄膜層厚度為50um，其表面設有的微納凹凸結構凸起高度為150nm。
[0145]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後與高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品1#。
[0146]摩擦發電機樣品1#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品1#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品1#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 100V和6-8 μ A。
[0147]實施例2
[0148]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX 3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0149]I)配料:將高分子材料直線型酚醛樹脂(苯酚與甲醛縮聚)與固化劑三乙醇胺按照重量比為10:1混合均勻，得到漿料。
[0150]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在10um鍍鋁PET上。塗布棍輪轉速是50m/min,背棍輪轉速是50m/min,刮刀與塗布棍輪的間隙是150um。
[0151]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在80°C乾燥至高分子材料25°C運動粘度為80CST,固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0152]4)加熱壓印:按照圖3所示方式進行加熱以及凹凸壓印處理。首先，採用加熱裝置在80°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理保持軟化，然後通過傳送帶，將軟化的層疊體傳送到壓印輥，使其從兩個壓印輥的間隙間通過，實施凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下，所得層疊體中高分子薄膜層厚度為50um，其表面設有的微納凹凸結構凸起高度為150nm。
[0153]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後與高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品2#。
[0154]摩擦發電機樣品2#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品2#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品2#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 60V和4μ A。
[0155]實施例3
[0156]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX 3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0157]I)配料:將高分子材料雙酚A環氧樹脂與四甲基胍固化劑按照重量比為10:1混合均勻，得到漿料。
[0158]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在10um鍍鋁PET上。塗布棍輪轉速是50m/min,背棍輪轉速是50m/min,刮刀與塗布棍輪的間隙是150um。
[0159]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在80°C乾燥至高分子材料25°C運動粘度為99CST，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0160]4)加熱壓印:按照圖3所示方式進行加熱以及凹凸壓印處理。首先，採用加熱裝置在80°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理保持軟化，然後通過傳送帶，將軟化的層疊體傳送到壓印輥，使其從兩個壓印輥的間隙間通過，實施凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下，所得層疊體中高分子薄膜層厚度為50um，其表面設有的微納凹凸結構凸起高度為150nm。
[0161]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後與高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品3#。
[0162]摩擦發電機樣品3#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品3#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品3#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 60V和3-4 μ A。
[0163]實施例4
[0164]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX 3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0165]I)配料:將高分子材料三聚氰氨甲醛樹脂與ASA固化劑按照重量比為10:1混合均勻，得到漿料。
[0166]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在10um鍍鋁PET上。塗布棍輪轉速是50m/min,背棍輪轉速是50m/min,刮刀與塗布棍輪的間隙是150um。
[0167]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在100°C乾燥至高分子材料25°C運動粘度為90CST,固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0168]4)加熱壓印:按照圖3所示方式進行加熱以及凹凸壓印處理。首先，採用加熱裝置在100°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理保持軟化，然後通過傳送帶，將軟化的層疊體傳送到壓印輥，使其從兩個壓印輥的間隙間通過，實施凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下，所得層疊體中高分子薄膜層厚度為50um，其表面設有的微納凹凸結構凸起高度為150nm。
[0169]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後與高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品4#。
[0170]摩擦發電機樣品4#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品4#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品4#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 50V和2-4μ A。
[0171]實施例5
[0172]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX 3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0173]I)配料:將高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯溶於有機溶劑氯仿，加熱到80°C並攪拌均勻，得到漿料。
[0174]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在10um鍍鋁PET上。塗布棍輪轉速是50m/min,背棍輪轉速是50m/min,刮刀與塗布棍輪的間隙是150um。
[0175]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在80°C乾燥3小時至完全固化，形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0176]4)加熱壓印:按照圖3所示方式進行加熱以及凹凸壓印處理。首先，採用加熱裝置在100°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理至軟化，然後通過傳送帶，將軟化後的層疊體傳送到壓印輥，使其從兩個壓印輥的間隙間通過，實施凹凸壓印處理，然後降溫，再將該層疊體取下，所得層疊體中高分子薄膜層厚度為50um，其表面設有的微納凹凸結構凸起高度為150nm。
[0177]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13，將4)加熱壓印步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體裁剪成需要的尺寸，然後與高分子薄膜層面向第二電極層13，將上述層疊體與第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品5#。
[0178]摩擦發電機樣品5#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品5#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品5#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 50V和2-4 μ A。
[0179]實施例6
[0180]如圖5所示，本實施例摩擦發電機尺寸為3cmX 3cm，總厚度大約是2.5mm左右。該摩擦發電機第一電極層11、第一高分子聚合物絕緣層12以及第二電極層13，第一高分子聚合物絕緣層12表面帶有微納凹凸結構17。第一電極層11和第二電極層13作為摩擦發電機的電壓和電流的輸出端。下面詳細說明該摩擦發電機的製備方法。
[0181]I)配料:將高分子材料聚二甲基矽氧烷與固化劑道康寧184按照重量比為10:1混合均勻，然後溶於有機溶劑正己烷，加熱到80°C並攪拌均勻，得到漿料。
[0182]2)塗布:按照圖2所示方式塗布，將所述漿料均勻地塗布在帶有微納凹凸結構的鋁箔上。塗布輥輪轉速是50m/min，背輥輪轉速是50m/min，刮刀與塗布輥輪的間隙是150umo
[0183]3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材在80°C乾燥至高分子材料25°C運動粘度為102CST,形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
[0184]4)分離:按照圖12所示方式進行分離。通過分離輥9A轉動，將高分子薄膜層和基材層進行分離，然後通過收集輥9B轉動，將分離的高分子薄膜層收集到收集輥9B上。通過傳送棍輪9C,基材5循環使用。
[0185]5)組裝:採用鋁箔作為第二電極層13。在4)分離步驟所得高分子薄膜未設置微納凹凸結構的表面粘貼鋁箔作為第一電極層11，然後裁剪成需要的尺寸。按照高分子薄膜層面向第二電極層13層疊設置，分別在第一電極層11和第二電極層13表面引出導線，採用塑料膠膜對摩擦發電機封裝，得到摩擦發電機樣品6#。
[0186]摩擦發電機樣品6#在1-V (電流-電壓)的測量中表現出典型的開路特徵。使用周期振蕩(0.33Hz和0.13%的形變)的步進電機使摩擦發電機樣品6#發生周期的彎曲和釋放，摩擦發電機樣品6#的最大輸出電壓和電流信號分別達到了 100V和6-8 μ A。
[0187]採用本發明提供的摩擦發電機的製造方法可以方便地製造出摩擦發電機，且製造過程簡單，成本低；另外，製造出的摩擦發電機具有多種結構，可滿足多種需求，應用範圍廣。
[0188]最後，需要注意的是:以上列舉的僅是本發明的具體實施例子，當然本領域的技術人員可以對本發明進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，均應認為是本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種摩擦發電機的製造方法，包括: 1)配料:準備高分子材料的漿料； 2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在平板基材上； 3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層置體； 4)加熱壓印:對3)乾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-基材層層疊體製成摩擦發電機， 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； 其中，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。
2.根據權利要求1所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚二甲基矽氧烷；將高分子材料與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，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。
3.根據權利要求1所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)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。
4.根據權利要求2或3所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，3)乾燥固化步驟中，對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為80-99CST，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
5.根據權利要求1所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2 —甲氧基乙醇、氣仿、1，1，2 —二氣乙稀、1，2 —二甲氧基乙燒、1，2,3,4 —四氧化蔡、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N—二甲基甲醯胺、甲苯、N，N—二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N -甲基吡咯烷酮。
6.根據權利要求1-5任一項所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，採用塗布機對漿料進行塗布。
7.根據權利要求6所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，通過調整刮刀與塗布輥輪的間隙，調節漿料從漿料容納器運送到塗布輥輪的量。
8.根據權利要求7所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，塗布輥輪轉速是10-120m/min，背輥輪轉速是10-120m/min。
9.根據權利要求1-8任一項所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，4)加熱壓印步驟中，採用壓印機進行凹凸壓印處理，所述壓印機的壓印輥表面帶有微納凹凸結構。
10.根據權利要求9所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，4)加熱壓印步驟中，進行凹凸壓印處理前，採用加熱裝置在60-220°C，將3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體進行加熱處理。
11.根據權利要求9所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，4)加熱壓印步驟中，壓印輥表面具有60-220°C的溫度，對3)乾燥固化步驟所得的高分子薄膜層-基材層層疊體同時進行加熱和凹凸壓印處理。
12.—種摩擦發電機，由權利要求1-11任一項所述方法製成。
13.—種摩擦發電機的製造方法，包括: 1)配料:準備高分子材料的漿料； 2)塗布:將所述漿料均勻地塗布在帶有微納凹凸結構的基材上； 3)乾燥固化:對塗布有漿料的基材進行乾燥固化處理，獲得高分子薄膜層-基材層層置體； 4)分離:將3)乾燥固化步驟所得高分子薄膜層-基材層層疊體的高分子薄膜層和基材層進行分離，得到帶有微納凹凸結構的高分子薄膜層；以及 5)組裝:根據4)分離步驟得到的高分子薄膜層製成摩擦發電機， 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； 其中，第一高分子聚合物絕緣層，和/或第二高分子聚合物絕緣層，和/或居間薄膜層由4)分離步驟所得高分子薄膜層構成。
14.根據權利要求13所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚二甲基矽氧烷；將高分子材料與固化劑混合均勻後溶於有機溶劑中，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。
15.根據權利要求13所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)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。
16.根據權利要求14或15所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，3)乾燥固化步驟中，對塗布有漿料的基材進行加熱處理，使得高分子材料25°C運動粘度為100CST以上，固化形成高分子薄膜層-基材層層疊體。
17.根據權利要求13所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，I)配料步驟中，所述高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；將高分子材料溶於有機溶劑中，配成漿料，所述有機溶劑是2 —甲氧基乙醇、氣仿、1，1，2 —二氣乙稀、1，2 —二甲氧基乙燒、1，2,3,4 —四氧化蔡、2 —乙氧基乙醇、環丁碸、嘧啶、甲醯胺、正己烷、氯苯、二氧雜環己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N—二甲基甲醯胺、甲苯、N，N—二甲基乙醯胺、甲基環己烷、1，2 —二氯乙烯、二甲苯、甲醇、環己烷或N -甲基吡咯烷酮。
18.根據權利要求13-17任一項所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，採用塗布機對漿料進行塗布。
19.根據權利要求18所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，通過調整刮刀與塗布輥輪的間隙，調節漿料從漿料容納器運送到塗布輥輪的量。
20.根據權利要求19所述的摩擦發電機的製造方法，其特徵在於，2)塗布步驟中，塗布輥輪轉速是10-120m/min，背輥輪轉速是10-120m/min。
21.—種摩擦發電機，由權利要求13-20任一項所述方法製成。
【文檔編號】H02N1/04GK104167949SQ201310181848
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月16日 優先權日:2013年5月16日
【發明者】徐傳毅, 趙豪, 鄧楊, 劉軍鋒 申請人:納米新能源（唐山）有限責任公司