CN103368458B

CN103368458B - 脉冲发电机和发电机组

Info

Publication number: CN103368458B
Application number: CN201210506295.0A
Authority: CN
Inventors: 王中林; 朱光; 林宗宏
Original assignee: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Current assignee: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: WO2014082561A1; US20150311823A1; EP2928063A4; US9825557B2; KR101797197B1; JP6074567B2; CN103368458A; KR20150091366A; JP2016500248A; EP2928063B1; EP2928063A1

Abstract

本发明提供一种脉冲发电机和发电机组，脉冲发电机包括：第一基板、第一基板上的第一导电薄膜层、第一导电薄膜层上的绝缘薄膜层、第二基板、第二基板上的第二导电薄膜层，以及用于连接第一基板和第二基板、使绝缘薄膜层与第二导电薄膜层面对面的弹性连接体。其中，未在第一基板或第二基板施加外力时，绝缘薄膜层与第二导电薄膜层分离；在第一基板或第二基板施加外力时，绝缘薄膜层与第二导电薄膜层接触，具有摩擦电极序差异的绝缘薄膜和第二导电薄膜层之间接触发生表面电荷转移。本发明的脉冲发电机中，对发电机的基板施加周期性的外力时，可以在第一导电薄膜层和第二导电薄膜层之间形成交流脉冲信号输出。

Description

脉冲发电机和发电机组

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别涉及将施加外力的机械能转化为电能的脉冲发电机和发电机组。

背景技术

在微电子和材料技术高速发展的今日，大量新型具有多种功能和高度集成化的微型电子器件不断被开发出来，并在人们日常生活的各个领域展现出前所未有的应用前景。然而，和这些微型电子器件所匹配的电源系统的研究却相对滞后，一般说来，这些微型电子器件的电源都是直接或者间接来自于电池。电池不仅体积较大、质量较重，而且含有的有毒化学物质对环境和人体存在潜在的危害。因此，开发出能将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能的技术具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉冲发电机和发电机组，能够将施加在脉冲发电机上外力的机械能转化为电能为微型电子器件提供电源。

为实现上述目的，本发明提供一种脉冲发电机，包括

第一基板；

所述第一基板上的第一导电薄膜层；

所述第一导电薄膜层上的绝缘薄膜层；

第二基板；

所述第二基板上的第二导电薄膜层；

弹性连接体，所述弹性连接体用于连接所述第一基板和第二基板，使所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层面对面；

其中，未在所述第一或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层分离；在所述第一基板或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层接触，并且在所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层之间发生表面电荷转移。

优选地，未在所述第一或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层之间的距离比绝缘薄膜层的厚度大一个数量级以上。

优选地，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面分布有微米或次微米量级的微结构阵列。

优选地，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面经过化学改性，其中，在极性为正的材料表面引入更易失电子的官能团，或者在极性为负的材料表面引入更易得电子的官能团。

优选地，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面经过化学改性，其中，在极性为正的材料表面引入正电荷，而在极性为负的材料表面引入负电荷。

优选地，所述第二导电薄膜层与绝缘薄膜层形状相同，在所述第一基板或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层完全接触。

优选地，所述弹性连接体包括多个弹簧，所述多个弹簧分布在绝缘薄膜层的周围。

优选地，所述第一基板和/或第二基板为有机玻璃板材、PE板材或PVC板材。

优选地，所述第二导电薄膜层为表面水平、光滑的金属铝或金属铜薄膜层。

优选地，所述绝缘薄膜层为聚四氟乙烯薄膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

优选地，所述第一导电薄膜层为金属铝或金属铜薄膜层。

优选地，所述绝缘薄膜层为聚二甲基硅氧烷，第二导电表面层为金属铝薄膜。

优选地，所述弹性连接体采用围绕第二导电薄膜层周围、在第二基板上粘贴一圈的弹性材料。

相应的，本发明还提供一种脉冲发电机组，包括多个如权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，多个所述脉冲发电机上下堆叠在一起，其中，

两个上下相邻的所述脉冲发电机中，第一脉冲发电机位于第二脉冲发电机上，其中，第一脉冲发电机的所述第二基板为第二脉冲发电机的所述第一基板；

多个所述脉冲发电机之间形成串联和/或并联连接。

优选地，多个所述脉冲发电机中，每个所述脉冲发电机的第一导电薄膜层通过导电结构连接，每个所述脉冲发电机的第二导电薄膜层通过导电结构连接。

优选地，所述两个上下相邻的所述脉冲发电机中，所述第一脉冲发电机的第二导电薄膜层与所述第二脉冲发电机的第一导电薄膜层通过导电结构连接。

与现有技术相比，本发明的脉冲发电机和发电机组具有下列优点：

本发明提供的脉冲发电机，包括：第一基板、第一基板上的第一导电薄膜层、第一导电薄膜层上的绝缘薄膜层、第二基板、第二基板上的第二导电薄膜层，以及用于连接所述第一基板和第二基板、使绝缘薄膜层与第二导电薄膜层面对面的弹性连接体。其中，未在第一基板或第二基板施加外力时，绝缘薄膜层与第二导电薄膜层分离；在第一基板或第二基板施加外力时，绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层接触，并且在所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层之间发生表面电荷转移。采用本发明的脉冲发电机，具有摩擦电极序差异的绝缘薄膜和导电薄膜层之间接触发生表面电荷转移，因此，对发电机的基板（第一基板或第二基板）施加周期性的外力时，可以在第一导电薄膜层和第二导电薄膜层之间形成交流脉冲信号输出，不需要提供电源即可以为LED等小型用电器提供电源。

将多个脉冲发电机进行上下堆叠，相邻两个脉冲发电机之间共用一个基板，并且多个脉冲发电机之间进行串联或并联连接，可以形成发电机组，在对脉冲发电机组施加外力时，能够获得更高的输出。

对脉冲发电机中第二金属薄膜层或绝缘薄膜层的表面进行物理改性或化学改性，还可以进一步提高脉冲发电机在外力作用下第二金属薄膜层和绝缘薄膜层接触时产生的接触电荷，提高发电机的输出能力。

此外，本发明所述的脉冲发电机可以通过桥式整流电路，提供直流电流输出。本发明的脉冲发电机制备方法简便、制备成本低廉，是一种应用范围广泛的脉冲发电机，可以设置在广场、车站等人员密集的地方，在人员通过时，踩踏的力即可使脉冲发电机发电，用来驱动指示灯或者为蓄电池供电。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的脉冲发电机的结构示意图；

图2为本发明的脉冲发电机施加外力时的结构示意图；

图3为本发明的脉冲发电机的发电原理示意图；

图4和图5为本发明的脉冲发电机的剖视示意图；

图6为本发明实施例中脉冲发电机用手掌拍击时的短路电流输出图；

图7为本发明实施例的脉冲发电机在步行踩踏时点亮600个商用LED灯泡实时图；

图8和图9为本发明脉冲发电机组实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

在微电子和材料技术高速发展的今日，大量新型具有多种功能和高度集成化的微型电子器件不断被开发出来，并在人们日常生活的各个领域展现出前所未有的应用前景。开发出能将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能从而实现无需外接电源的微型器件的技术具有极其重要的意义。本发明提供一种将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能的结构简单的脉冲发电机，能够为微型电子器件提供匹配的电源。本发明的脉冲发电机利用了在摩擦电极序中的极性存在较大的差异的材料接触时产生表面电荷转移的现象，将外力的机械能转化为电能直接为LED等小型电子器件供电。

本发明的脉冲发电机的基本结构，参见图1，包括：第一基板10、第一基板上的第一导电薄膜层11、第一导电薄膜层上的绝缘薄膜层12；第二基板20、第二基板上的第二导电薄膜层21；弹性连接体30。其中，弹性连接体30用于连接第一基板10和第二基板20，使绝缘薄膜层12与第二导电薄膜层21面对面；其中，未在所述第一基板10或第二基板20施加外力时，所述绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21分离，即绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21之间通过间隙相隔。参见图2，在所述第一基板10或第二基板20施加外力F时，所述绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21接触，并且在所述绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21之间发生表面电荷转移。

本发明的脉冲发电机中，优选为绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21形状相同，在第一基板或第二基板上施加外力时，绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21互相完全接触，如图2所示。

具体的，绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21之间发生表面电荷转移，是指，绝缘薄膜层12与所述第二导电薄膜层21的材料存在摩擦电极序中存在差异。这里的“摩擦电极序”，是指根据材料对电荷的吸引程度将其进行的排序，两种材料在相互接触的瞬间，在接触面上正电荷从摩擦电极序中极性较负的材料表面转移至摩擦电极序中极性较正的材料表面。迄今为止，还没有一种统一的理论能够完整的解释电荷转移的机制，一般认为，这种电荷转移和材料的表面功函数相关，通过电子或者离子在接触面上的转移而实现电荷转移。需要进一步说明是，电荷的转移并不需要两种材料之间的相对摩擦，只要存在相互接触即可。

本发明的脉冲发电机的工作原理，参见图3，未对第一基板或第二基板施加外力时，绝缘薄膜层12与第二导电薄膜层21分离，见图3中a图；在外力（箭头所示）的作用下，第二导电薄膜层21和绝缘薄膜层12在外力作用下相互接触，在接触的瞬间发生表面电荷转移，形成一层表面接触电荷，见图3中b图。由于绝缘薄膜层12与第二导电薄膜层21的材料在摩擦电极序中的位置不同，绝缘薄膜层12表面产生负电荷，而第二导电薄膜层21表面产生正电荷，两种电荷的电量大小相同。当外力消失时，由于弹性连接体30的回复作用，绝缘薄膜层12与第二导电薄膜层21发生分离，产生间隙。由于间隙的存在，绝缘薄膜层12表面的负电荷对第一导电薄膜层12上电子的排斥作用力大于第二导电薄膜层21表面的正电荷对第一导电薄膜层12上电子的吸引作用。因此，电子将从第一导电薄膜层12经过外电路流向第二导电薄膜层21，并在第一导电薄膜层12上产生正电荷，参见图3中c图的箭头所示。该过程即产生了通过外电路/负载的瞬时脉冲电流。当外力再度施加时，在绝缘薄膜层12表面的负电荷的排斥力作用下，第二导电薄膜层21上的电子又再度流回第一导电薄膜层12，形成方向相反的瞬时电流，参见图3中d图的箭头所示。如此往复，形成交流脉冲电流。

本发明的脉冲发电机中，第一导电薄膜层为导电材料，同时作为发电机的一个电极，第一导电薄膜层对材料类别无特殊要求，可以采用电子束蒸发或者等离子体溅射等方法制备的Cu、Al等金属薄膜。第二导电薄膜层为导电材料，同时作为发电机的另一个电极，第二导电薄膜层对材料类别无特殊要求，表面水平、光滑的金属薄膜即可，可以采用电子束蒸发或者等离子体溅射等方法制备的Cu、Al等金属薄膜。绝缘薄膜层为一非导电材料，该材料要求与第二导电薄膜层在摩擦电极序中的极性有较大的差异，可选的绝缘薄膜材料包括但不限于聚四氟乙烯薄膜、聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜等。

本发明的脉冲发电机中，第一基板和第二基板采用不可变形的硬性材料，本发明中对第一基板和第二基板的材料无特殊要求，只要是能够承受机械冲击的材料即可，例如有机玻璃板材、PE板材、PVC板材等。第一基板和第二基板之间通过弹性连接体相连接和支撑，未在基板上施加外力时，保持第二导电薄膜层和绝缘薄膜层分离，互相之间留有间隙，该间隙即第二导电薄膜层与绝缘薄膜层之间的距离一般比绝缘薄膜层的厚度大一个数量级以上。弹性连接体可以采用一个或多个弹簧、弹性有机物等弹性材料，图1和图2中的弹簧图形只是一个弹性连接体的示意图，根据第一基板、第一导电薄膜层、绝缘薄膜层、第二基板或第二导电薄膜层的形状，决定弹性连接体的形状和位置。可以采用多个弹簧围绕在绝缘薄膜层的周围的方式。沿着图1中虚线AB的剖面图参见图4和图5，图1中脉冲发电机的上半部分的剖视图为图4，下半部分的剖视图为图5，绝缘薄膜层12和第二导电薄膜层21形状相同均为方形，分别位于第一基板10和第二基板20的中部，弹性连接体包括四个弹簧，分别位于绝缘薄膜层12和第二导电薄膜层21的四周，四个弹簧连接第一基板10和第二基板20。四个弹簧的位置优选为位于方形绝缘薄膜层12或第二导电薄膜层21的顶角处。

本发明的脉冲发电机中，弹性连接体也可以采用围绕第二导电薄膜层周围在第二基板上粘贴一圈的弹性材料，例如包围第二导电薄膜层的弹性橡胶或弹簧，用来连接第一基板和第二基板。本发明的脉冲发电机中，对于弹性连接体的形状和位置不应限制本发明的保护范围。

本发明的一个优选实施例为：第一导电薄膜层采用厚度为100nm、尺寸为5cm×7cm的金属铜薄膜层，绝缘薄膜层采用厚度为10微米、尺寸为5cm×7cm的PDMS薄膜层，第二导电薄膜层采用厚度为10nm的金属铝薄膜层，第一基板和第二基板之间通过弹簧连接。未在第一基板或第二基板上施加外力时，金属铝薄膜层和PDMS薄膜层分离，互相之间留有1mm的间隙，即金属铝薄膜层和PDMS薄膜层之间的距离为1mm。

由于PDMS材料在摩擦电极序中具有极负的极性，而金属铝在电极序中的极性较正，本实施例的材料组合有利于提高脉冲发电机的输出。

通过上述脉冲发电机的金属铝薄膜层和金属铜薄膜层引出导线后，与全桥整流器相连，使脉冲发电机产生的交流电流输出转化为直流电流输出。以成年人手掌对脉冲发电机的第一基板或第二基板进行拍击，得到的短路电流输出图见图6，其瞬时电流峰值能够达到约2mA。

发明人在研究过程中将上述脉冲发电机的金属铝薄膜层和金属铜薄膜层引出导线连接至600个串联的商用LED灯泡上，参见图7，图中a图中未对脉冲发电机施加外力，LED灯泡不亮，以成年人行走姿态对发电机进行踩踏，参见图7中b图，LED灯泡被全部点亮。以上实验结果表明，无需外接电源供电，采用本实施例的脉冲发电机能够为多达600枚商用LED灯泡提供实时电力。

本发明的脉冲发电机中，还可以对第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面进行物理改性，使其表面分布有微米或次微米量级的微结构阵列，以增加第二金属薄膜层与绝缘薄膜层的接触面积，从而增大接触电荷量。一个具体实施方式为：以硅片为第二基板，旋转涂覆上一层光刻胶，利用光刻的方法在光刻胶上形成边长在微米或次微米量级的正方形窗口阵列;将光刻完成后的第二基板经过热氢氧化钾的化学刻蚀，在窗口处形成金字塔形的凹陷结构阵列；然后，利用蒸镀或者溅射的方法沉积金属铝薄膜，作为两种接触材料中的第二金属薄膜层。而绝缘薄膜层的材料仍采用PDMS，当金属铝薄膜与PDMS两种材料在外力作用下接触并发生挤压时，由于PDMS具有较好的弹性，其能够进入并填充金属铝薄膜表面的凹陷结构，较水平面接触增大了接触面积。另一个具体实施例为，在绝缘薄膜层表面采用电感耦合等离子体刻蚀方法制备纳米线阵列，例如绝缘薄膜层表面用溅射仪沉积约10纳米厚的金，之后，将聚酰亚胺薄膜放入电感耦合等离子体刻蚀机中，对沉积有金的一面进行刻蚀，通入O₂、Ar和CF₄气体，流量分别控制在10sccm、15sccm和30sccm，压强控制在15mTorr，工作温度控制在55℃，用400瓦的功率来产生等离子体，100瓦的功率来加速等离子体，进行约5分钟的刻蚀，得到基本垂直于绝缘薄膜层的长度约为1.5微米的高分子聚酰亚胺纳米棒阵列。

在本发明的其它实施例中，还可以在第二金属薄膜层和绝缘薄膜层的表面都进行物理改性，使表面分布有微米或次微米量级的微结构阵列，以增加第二金属薄膜层与绝缘薄膜层的接触面积，从而增大接触电荷量。

本发明的脉冲发电机中，还可以对相互接触的第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面进行化学改性，能够进一步提高电荷在接触瞬间的转移量，从而提高接触电荷密度和发电机的输出功率。化学改性的又分为如下两种类型：

一种方法是，对于相互接触的第二金属薄膜层和绝缘薄膜层的材料，在极性为正的材料表面引入更易失电子的官能团（即强给电子团），或者在极性为负的材料表面引入更易得电子的官能团（强吸电子团），都能够进一步提高电荷在接触瞬间的转移量，从而提高接触电荷密度和发电机的输出功率。强给电子团包括：氨基、羟基、烷氧基等；强吸电子团包括：酰基、羧基、硝基等。具体实施方式为，第二金属薄膜层采用金属铝薄膜，绝缘薄膜层采用PDMS薄膜，PDMS表面引入强吸电子基团，这将进一步增大接触电荷的密度。在PDMS表面引入强吸电子基团例如硝基的方法为：利用等离子体表面改性的方法，气氛为氧气和氮气的混合气体，在一定功率下产生等离子体，实现在聚酰亚胺材料表面氨基的引入。

另外一种方法是化学修饰方法，在极性为正的材料表面引入正电荷，而在极性为负的材料表面引入负电荷。一个具体实施方式为：利用化学键结方式在绝缘薄膜层表面修饰上有机分子而使绝缘薄膜层带电，如在聚二甲基硅氧烷(PDMS)电极表面,利用水解-缩合(sol-gel)的方式修饰上硅酸四乙酯(TEOS)而使其带负电。另一个具体实施方式为，在第二金属薄膜层表面修饰上带电纳米材料，即由纳米材料表面带电性而使第二金属薄膜层带电，如在金属金薄膜层上利用金-硫的键结修饰上表面含十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的金纳米粒子,由于十六烷基三甲基溴化铵为阳离子，故会使整个第二金属薄膜层变成带正电性。

相应地，本发明还提供一种脉冲发电机组，包括多个上述的脉冲发电机，多个所述脉冲发电机上下堆叠在一起形成发电机组。其中，两个上下相邻的所述脉冲发电机中，第一脉冲发电机位于第二脉冲发电机上，其中，第一脉冲发电机的所述第二基板为第二脉冲发电机的所述第一基板；多个所述脉冲发电机之间形成串联和/或并联连接。将多个脉冲发电机在上下方向叠加，并且将多个脉冲发电机之间进行串联或并联，这样获得的发电机组与脉冲发电机相比，可以提高器件的输出功率。

脉冲发电机组的一个实施例参见图8，脉冲发电机组包括脉冲发电机M1、M2和M3，脉冲发电机M2位于脉冲发电机M3上，脉冲发电机M1位于脉冲发电机M2上。两个相邻脉冲发电机M1和M2中，第一脉冲发电机M1的第二基板B1为第二脉冲发电机M2的第一基板。两个相邻脉冲发电机M和M3中，第一脉冲发电机M2的第二基板B2为第二脉冲发电机M3的第一基板。在本发明中，两个上下相邻的脉冲发电机之间共用一个基板。对于包括更多个脉冲发电机的情况可以类推，这里不再列举。多个脉冲发电机M1、M2和M3中，每个脉冲发电机的第一导电薄膜层通过导电结构连接，每个所述脉冲发电机的第二导电薄膜层通过导电结构连接，这样连接的脉冲发电机组可以为用电器、电池等负载供电。本发明中所述的导电结构可以为导线、金属薄膜等常用导电材料。

脉冲发电机组的另一个实施例参见图9，脉冲发电机组包括脉冲发电机N1、N2和N3，脉冲发电机N2位于脉冲发电机N3上，脉冲发电机N1位于脉冲发电机N2上。多个脉冲发电机之间的堆叠方式与图8中的相同。多个脉冲发电机之间的连接方式为串联连接，其中两个上下相邻的脉冲发电机N1和N2中，第一脉冲发电机N1的第二导电薄膜层与第二脉冲发电机N2的第一导电薄膜层通过导电结构连接。类似的，脉冲发电机N2的第二导电薄膜层与脉冲发电机N3的第一导电薄膜层通过导电结构连接。这样连接的脉冲发电机组可以为用电器、电池等负载供电。

本发明中所述的导电结构可以为导线、金属薄膜等常用导电材料。本发明的脉冲发电机组中的脉冲发电机的材料和结构可以相同也可以不同。

本发明提供的脉冲发电机组还可以再进行水平方向的排列，即图8或图9中的脉冲发电机组在水平方向上叠加，并且互相之间形成并联或串联，形成输出功率更高的脉冲发电机组。

本发明的脉冲发电机和发电机组的各部分的制备方法可以采用现有的半导体材料制备技术，在这里不做特别说明。

本发明的脉冲发电机和发电机组可以利于人踩踏、敲击等外力使发电机产生电能，为小型用电器提供电源，而不需要电池等电源供电，是一种使用方便的发电机。另外，本发明的脉冲发电机和发电机组制备方法简便、制备成本低廉，是一种应用范围广泛的脉冲发电机和发电机组。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种脉冲发电机，其特征在于，包括：

第一基板；

所述第一基板上的第一导电薄膜层；

所述第一导电薄膜层上的绝缘薄膜层；

第二基板，所述第一基板和所述第二基板采用不可变形的硬性材料；

所述第二基板上的第二导电薄膜层；

2.根据权利要求1所述的脉冲发电机，其特征在于，未在所述第一或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层之间的距离比绝缘薄膜层的厚度大一个数量级以上。

3.根据权利要求1所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面分布有微米或次微米量级的微结构阵列。

4.根据权利要求1所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面经过化学改性，其中，在极性为正的材料表面引入更易失电子的官能团，或者在极性为负的材料表面引入更易得电子的官能团。

5.根据权利要求1所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第二金属薄膜层和/或绝缘薄膜层的表面经过化学改性，其中，在极性为正的材料表面引入正电荷，在极性为负的材料表面引入负电荷。

6.根据权利要求1-5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第二导电薄膜层与绝缘薄膜层形状相同，在所述第一基板或第二基板施加外力时，所述绝缘薄膜层与所述第二导电薄膜层完全接触。

7.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述弹性连接体包括多个弹簧，所述多个弹簧分布在绝缘薄膜层的周围。

8.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第一基板和/或第二基板为有机玻璃板材、PE板材或PVC板材。

9.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第二导电薄膜层为表面水平、光滑的金属铝或金属铜薄膜层。

10.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述绝缘薄膜层为聚四氟乙烯薄膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

11.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述第一导电薄膜层为金属铝或金属铜薄膜层。

12.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述绝缘薄膜层为聚二甲基硅氧烷，第二导电薄膜层为金属铝薄膜。

13.根据权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，其特征在于，所述弹性连接体采用围绕第二导电薄膜层周围、在第二基板上粘贴一圈的弹性材料。

14.一种脉冲发电机组，其特征在于，包括多个如权利要求1至5任一项所述的脉冲发电机，多个所述脉冲发电机上下堆叠在一起，其中，

多个所述脉冲发电机之间形成串联和/或并联连接。

15.根据权利要求14所述的脉冲发电机组，其特征在于，多个所述脉冲发电机中，每个所述脉冲发电机的第一导电薄膜层通过导电结构连接，每个所述脉冲发电机的第二导电薄膜层通过导电结构连接。

16.根据权利要求14所述的脉冲发电机组，其特征在于，所述两个上下相邻的所述脉冲发电机中，所述第一脉冲发电机的第二导电薄膜层与所述第二脉冲发电机的第一导电薄膜层通过导电结构连接。