CN103532425B

CN103532425B - 一种磁场驱动的纳米摩擦发电机

Info

Publication number: CN103532425B
Application number: CN201210231791.XA
Authority: CN
Inventors: 范凤茹
Original assignee: Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Current assignee: Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: CN103532425A; WO2014005434A1; WO2014005434A8

Abstract

本发明公开了一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，属于纳米技术领域。该纳米摩擦发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层；第一电极，位于第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二高分子聚合物绝缘层；第二电极，位于第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧表面与第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面贴合，居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上；磁性材料层，位于所述第一电极或第二电极上。本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机，无需外部的作用力直接作用于发电机器件本身即可实现发电。

Description

一种磁场驱动的纳米摩擦发电机

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，更具体地说，涉及一种磁场驱动的纳米摩擦发电机。

背景技术

纳米技术也称毫微技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。纳米科学的概念是在20世纪80年代初提出的，现如今纳米技术已经被广泛应用到材料、机械、电子、生物、医药等诸多领域。其中，采用纳米技术的能量收集和转换装置，由于其独特的自发电和自驱动性质，很可能在制造和驱动自供电纳米器件和纳米系统装置中起到关键性的作用，最近受到了各国研究人员越来越多的关注。2006年，美国佐治亚理工学院王中林教授研究组首次成功实现了利用氧化锌纳米线将机械能转化成电能的压电式纳米发电机。随后，以压电效应为基础，基于不同材料和结构的各种纳米发电机被相继研制出来。目前，纳米发电机的输出功率足以驱动商用发光二极管(LED)、小型液晶显示器、甚至自供电无线数据传送设备。功率密度也已经达到了1-10mW/cm3。

然而，现有的纳米发电机在将机械能转化为电能的过程中，都需要外部作用力直接作用于发电机器件本身。这将导致其在一些特殊的场合下无法适用，例如在动物体内，以及一些外力无法直接接触的部分，从而大大限制了纳米发电机的应用。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，无需外部的作用力直接作用于发电机器件本身即可实现发电。

本发明提供了一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，包括：

第一高分子聚合物绝缘层；

第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；

第二高分子聚合物绝缘层；

第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；

居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，所述居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面贴合，所述居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上；

磁性材料层，位于所述第一电极或第二电极上；

所述第一电极和第二电极是所述磁场驱动的纳米摩擦发电机的输出电极。

作为一种实施方式，所述磁性材料层所采用的材料具体为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物或镍的氧化物。

作为另一种实施方式，所述磁性材料层为具有磁性粒子的高分子聚合物绝缘层。

进一步的，所述磁性粒子具体为铁粒子、钴粒子、镍粒子、铁的氧化物粒子、钴的氧化物粒子或镍的氧化物粒子。

进一步的，所述磁性粒子为磁性纳米粒子。

作为又一种实施方式，所述磁性材料层为镀有磁性材料的高分子聚合物绝缘层。

进一步的，所述磁性材料具体为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物或镍的氧化物。

本发明还提供了一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，包括：

第一高分子聚合物绝缘层；

第二高分子聚合物绝缘层；

所述第一高分子聚合物绝缘层或所述第二高分子聚合物绝缘层具有磁性物质；

进一步的，所述第一高分子聚合物绝缘层或所述第二高分子聚合物绝缘层中具有磁性粒子。

进一步的，所述磁性粒子为磁性纳米粒子。

本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机，无需外部的作用力直接作用于发电机器件本身，而是通过在电极上涂覆磁性材料层或采用含有磁性物质的第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层，借用磁场和磁力使对应的高分子聚合物绝缘层发生形变，从而带动纳米摩擦发电机整体发生弯曲，这种弯曲又会导致纳米摩擦发电机的内部摩擦界面发生相对运动，进而产生电能。

附图说明

图1为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例一的截面示意图；

图2a为用于制作本发明的居间薄膜的图形化的硅模板的结构示意图；

图2b为在图2a的硅模板上涂敷了本发明的居间薄膜的示意图；

图2c至图2e为不同图形化的硅模板以及通过其制作出的具有不同形状的微纳凹凸结构的居间薄膜的分解示意图；

图3a至图3c为本发明的磁场驱动的纳米摩擦发电机中具有微纳凹凸结构的居间薄膜的示意图；

图4为在外界磁场的驱动下纳米摩擦发电机发生弯曲时的截面示意图；

图5为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例二的截面示意图；

图6为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例三的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施方式对本发明技术方案进行详细说明。

图1为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例一的截面示意图。如图1所示，该磁场驱动的纳米摩擦发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层11、第一电极12、第二高分子聚合物绝缘层13、第二电极14、居间薄膜15以及磁性材料层16。具体地，第一电极12位于第一高分子聚合物绝缘层11的第一侧表面11a上，第二电极14位于第二高分子聚合物绝缘层13的第一侧表面13a上。居间薄膜15也是一高分子聚合物绝缘层，它位于第一高分子聚合物绝缘层11和第二高分子聚合物绝缘层13之间。居间薄膜15的一侧表面具有四棱锥型的微纳凹凸结构。但居间薄膜15的微纳凹凸结构并不仅限于四棱锥型，还可以制作成其它形状，可以为条纹状、立方体型或圆柱形等等。居间薄膜15的微纳凹凸结构通常为有规律的纳米级至微米级的凹凸结构。居间薄膜15的未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层13的第二侧表面13b上，居间薄膜15设有微纳凹凸结构的一侧表面与第一高分子聚合物绝缘层11的第二侧表面11b正对贴合并通过外侧边缘固定连接，两者之间形成一个摩擦界面。磁性材料层16位于第一电极12上。本实施例中，第一电极12和第二电极14是磁场驱动的纳米摩擦发电机的输出电极，第一电极12和第二电极14可以外接电流表或电压表，形成外电路。

本实施例提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的制作方法包括如下步骤：

1)首先制备居间薄膜15。

关于本发明磁场驱动的纳米摩擦发电机的居间薄膜15，可以采用先制作图形化的硅模板，然后以图形化的硅模板为模具来制作居间薄膜15的制作方法。下面结合图2a-2e和3a-3c具体说明。

图2a示出了用于制作本发明的居间薄膜的图形化的硅模板的结构示意图；图2b示出了在图2a的硅模板上涂敷了本发明的居间薄膜的示意图；图2c至图2e示出了不同图形化的硅模板以及通过其制作出的具有不同形状的微纳凹凸结构的居间薄膜的分解示意图。

如图2a所示的图形化的硅模板的具体制作方法如下：首先采用光刻的方法在4英寸(100)晶向的硅片表面上制作出规则的图形；然后对制作好规则的图形的硅片通过相应的刻蚀工艺，刻蚀出与微纳凹凸结构相对应的阵列结构。例如，通过湿刻的工艺进行各向异性刻蚀，可以刻蚀出凹形的四棱锥阵列结构，或者通过干刻的工艺进行各向同性刻蚀，可以刻蚀出凹形的立方体阵列结构。将刻蚀了相应形状的微纳凹凸结构的阵列结构硅片用丙酮和异丙醇清洗干净，然后将硅片在三甲基氯硅烷(例如Sigma Aldrich公司制作的)的气氛环境中进行表面硅烷化的处理，从而形成所需的图形化的硅模板，供制作居间薄膜待用。

接下来，说明如何制作具有微纳凹凸结构表面的居间薄膜。这里以选用聚二甲基硅氧烷(以下简称PDMS)材质制作居间薄膜为例，首先将PDMS前躯体和固化剂(例如Sylgard 184,Tow Corning)以10:1的质量比混合形成混合物，然后将所述混合物涂覆于例如图2a所示的制作好的图形化的硅模板表面，如图2b所示，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式去掉涂覆于硅模板表面上的多余的混合物，以使所涂覆的混合物在硅模板表面上形成一层均匀的薄薄的PDMS液体膜。之后，将涂覆有PDMS液体膜的整个硅模板在85摄氏度的环境中固化1小时，这时一层均匀的具有特定微凹凸结构阵列的PDMS薄膜(由PDMS液体膜固化而成)就能从硅模板上剥离下来，从而形成本发明的居间薄膜，即：具有特定形状的微纳凹凸结构阵列的PDMS薄膜。

图2c-2e分别示出了利用上述方法制作出的三种不同形状的微纳凹凸结构阵列的PDMS薄膜的硅模板以及所制作出的相应的PDMS薄膜的分解示意图，其中图2c示出了具有条纹状的微纳凹凸结构阵列的PDMS薄膜、图2d示出了具有立方体型的微纳凹凸结构阵列的PDMS薄膜和图2e示出了具有四棱锥型的微纳凹凸结构阵列的PDMS薄膜。这三种形状的微纳凹凸结构的表面显微结构图如图3a-3c所示，每个PDMS薄膜的阵列单元(即图中的凸起)大小被限制为约10μm。具有更小尺度单元的图形阵列同样能够被制备出来，其尺度可以小到5μm，而且具有同样的高质量特征。图3a-3c示出了微纳凹凸结构的阵列单元，图中与黑色粗线(位于100μm下)同样大小的长度即表示实物100μm的长度。另外，每个图的右上方还示出了45°倾斜角度拍摄的居间薄膜的微纳凹凸结构的高放大率的SEM照片，图中与黑色粗线(位于5μm下)同样大小的长度即表示实物5μm的长度。由高分辨率的SEM照片看出，居间薄膜的微纳凹凸阵列结构都非常均匀和规则。由此可知，通过本发明的上述方法可以制备大尺度均匀的塑性微结构。另外，对于具有四棱锥型的微纳凹凸结构阵列的居间薄膜，由图3c所示可知，每个四棱锥单元都有一个完整的四棱锥的几何结构的锐利尖端，这将有利于其在发电过程中增加摩擦面积和提高纳米发电机的电能输出效率。此外，制备好的PDMS薄膜(即居间薄膜)具有很好的伸缩性和透明性。

2)通过蒸镀法将第一电极12镀在第一高分子聚合物绝缘层11的第一侧表面11a上，通过蒸镀法将第二电极14镀在第二高分子聚合物绝缘层13的第一侧表面13a上。

步骤1)和步骤2)可以同时执行，步骤2)也可以在步骤1)之前执行。

3)将居间薄膜15未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层13的第二侧表面13b上，固定的方法是采用一层薄的未固化的聚合物绝缘层作为粘结层，经过固化后，居间薄膜15就牢牢的固定在第二高分子聚合物绝缘层13上。然后，将第一高分子聚合物绝缘层11的第二侧表面13b覆盖在居间薄膜15设有微纳凹凸结构的一侧表面上并通过外侧边缘固定连接。这样，形成一个类似三明治结构的器件，器件的顶部和底部都有电极。

4)在制备好的摩擦发电机的第一电极12上制备一层磁性材料层16。

作为一种实施方式，可以直接在第一电极12上镀磁性材料，形成磁性材料层16。该磁性材料可以为铁、钴或镍，或者可以为铁、钴或镍的氧化物。

作为另一种实施方式，磁性材料层16为具有磁性粒子的高分子聚合物绝缘层。以高分子聚合物绝缘层为PDMS薄膜为例，将合成得到或直接购买到的磁性粒子表面改性后，溶于含有PDMS单体和交联剂的混合溶液中，采用旋转涂覆的方式将该混合溶液涂覆在第一电极12上形成一层具有磁性的高聚物膜，然后烘干即可。其中，磁性粒子具体为铁、钴或镍粒子，或者具体为铁、钴或镍的氧化物粒子。进一步的，该磁性粒子为纳米级的，即为磁性纳米粒子。

作为又一种实施方式，磁性材料层16具体为镀有磁性材料的高分子聚合物绝缘层。以高分子聚合物绝缘层为PDMS薄膜为例，首先采用旋转涂覆的方式将含有PDMS单体和交联剂的混合溶液涂覆在第一电极12上，然后烘干形成一层PDMS薄膜；采用蒸镀法或真空溅射法在该层PDMS薄膜上镀磁性材料。该磁性材料具体为铁、钴或镍，或者具体为铁、钴或镍的氧化物。该实施方式是本发明的优选方式，由于高分子聚合物绝缘层可以将磁性材料与电极隔开，能避免磁性材料对感应电荷产生影响。

由此磁场驱动的纳米摩擦发电机制备完成。本实施例在制备好摩擦发电机的基础上增加了一层磁性材料层16，该磁性材料层16具有磁性物质，如磁性粒子或磁性材料。

作为一个优选实施例，由于第一高分子聚合物绝缘层11和第二高分子聚合物绝缘层13都是与居间薄膜15直接接触的，只要保证第一高分子聚合物绝缘层11和第二高分子聚合物绝缘层13两者均与居间薄膜15的材质不同即可。

具体地，第一高分子聚合物绝缘层11、第二高分子聚合物绝缘层13和构成磁性材料层16的高分子聚合物绝缘层分别选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、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、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚偏氟乙烯中的任意一种。居间薄膜15选自其中与第一高分子聚合物绝缘层11和第二高分子聚合物绝缘层13不同的另外一种。

上述实施例中的第一电极12和第二电极14均为金属薄膜，金属薄膜可以选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、烙、硒或其合金中的任意一种。

优选地，第一高分子聚合物绝缘层11和第二高分子聚合物绝缘层13的厚度为100μm-500μm；居间薄膜15的厚度为50μm-100μm；微纳凹凸结构的凸起高度小于或等于10μm。

上述第一高分子聚合物绝缘层11、第一电极12、第二高分子聚合物绝缘层13、第二电极14、居间薄膜15、磁性材料层16均为柔性平板结构，它们通过弯曲或变形造成摩擦起电。

下面结合图4介绍磁场驱动的纳米摩擦发电机的发电原理。图4为在外界磁场的驱动下纳米摩擦发电机发生弯曲时的截面示意图。

如图4所示，在外界环境中磁铁产生磁场，在该磁场的作用下，纳米摩擦发电机中的磁性材料层16发生形变，从而带动纳米摩擦发电机整体发生弯曲。当纳米摩擦发电机的各层发生弯曲时，居间薄膜15具有微纳凹凸结构的表面与第一高分子聚合物绝缘层11表面相互摩擦产生静电荷，由于整个纳米摩擦发电机的内部第一电极12与居间薄膜15之间的第一高分子聚合物绝缘层11以及第二电极14与居间薄膜15之间的第二高分子聚合物绝缘层13都是绝缘结构，该绝缘结构可以防止自由电子在摩擦电发电机部分内部中和。静电荷的产生会使第一电极12和第二电极14之间的电容发生改变，从而导致第一电极12和第二电极14之间出现电势差。由于第一电极12和第二电极14之间的电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧电极即第一电极12流向电势高的一侧电极即第二电极14，从而在外电路中形成电流。这里外电路是指第一电极12和第二电极14之间连通的电路。在第一电极12和第二电极14外接电流表的情况下，电流表会有电流流过。当纳米摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，各层恢复到其原来的平板状态，这时形成在第一电极12和第二电极14之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极12和第二电极14之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路从第二电极14回到原来的一侧电极即第一电极12，从而在外电路中形成反向电流。这就是磁场驱动的纳米摩擦发电机的发电原理。

本实施例提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机，无需外部的作用力直接作用于发电机器件本身，而是通过在第一电极上制备磁性材料层，借用磁场和磁力使磁性材料层发生形变，从而带动纳米摩擦发电机整体发生弯曲，这种弯曲又会导致纳米摩擦发电机的内部摩擦界面发生相对运动，进而产生电能。

图5为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例二的截面示意图。如图5所示，本实施例与上述实施例一的区别在于，磁性材料层21位于第二电极22上。除此之外，其他结构均与实施例一相同，在此不再赘述。

图6为本发明提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例三的截面示意图。如图6所示，该磁场驱动的纳米摩擦发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层31、第一电极32、第二高分子聚合物绝缘层33、第二电极34以及居间薄膜35。具体地，第一电极32位于第一高分子聚合物绝缘层31的第一侧表面31a上，第二电极34位于第二高分子聚合物绝缘层33的第一侧表面33a上。居间薄膜35也是一高分子聚合物绝缘层，它位于第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33之间。居间薄膜35的一侧表面具有四棱锥型的微纳凹凸结构。但居间薄膜35的微纳凹凸结构并不仅限于四棱锥型，还可以制作成其它形状，可以为条纹状、立方体型或圆柱形等等。居间薄膜35的微纳凹凸结构通常为有规律的纳米级至微米级的凹凸结构。居间薄膜35的未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层33的第二侧表面33b上，居间薄膜35设有微纳凹凸结构的一侧表面与第一高分子聚合物绝缘层31的第二侧表面31b正对贴合并通过外侧边缘固定连接，两者之间形成一个摩擦界面。第一高分子聚合物绝缘层31具有磁性物质，它既是本实施例的摩擦层，也是磁性层。第一电极32和第二电极34是磁场驱动的纳米摩擦发电机的输出电极，第一电极和32第二电极34可以外接电流表或电压表，形成外电路。

1)首先制备居间薄膜35。本实施例居间薄膜的制作方法与上述实施例一的制作方法相同，在此不再赘述。

2)获取含有磁性粒子的第一高分子聚合物绝缘层31。具体地，将合成得到或直接购买到的磁性粒子表面改性后，溶于含有聚乙烯溶液和交联剂的混合溶液中，采用旋转涂覆的方式形成一层具有磁性的高聚物膜，然后烘干即可。其中，磁性粒子具体为铁、钴或镍粒子，或者具体为铁、钴或镍的氧化物粒子。进一步的，磁性粒子可以为纳米级，即磁性粒子为磁性纳米粒子。

3)然后，通过蒸镀法将第一电极32镀在含有磁性粒子的第一高分子聚合物绝缘层31的第一侧表面31a上，通过蒸镀法将第二电极34镀在第二高分子聚合物绝缘层33的第一侧表面33a上。

4)将居间薄膜35未设有微纳凹凸结构的一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层33的第二侧表面33b上，固定的方法是采用一层薄的未固化的聚合物绝缘层作为粘结层，经过固化后，居间薄膜35就牢牢的固定在第二高分子聚合物绝缘层33上。然后，将第一高分子聚合物绝缘层31的第二侧表面31b覆盖在居间薄膜35设有微纳凹凸结构的一侧表面上并通过外侧边缘固定连接。这样，形成一个类似三明治结构的器件，器件的顶部和底部都有电极。

由此磁场驱动的纳米摩擦发电机制备完成。本实施例在制备摩擦发电机时所采用的第一高分子聚合物绝缘层31具有磁性物质，该磁性物质具体为磁性粒子。

作为一个优选实施例，由于第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33都是与居间薄膜35直接接触的，只要保证第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33两者均与居间薄膜35的材质不同即可。

具体地，第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33分别选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、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、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚偏氟乙烯中的任意一种。居间薄膜35选自其中与第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33不同的另外一种。

上述实施例中的第一电极32和第二电极34均为金属薄膜，金属薄膜可以选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、烙、硒或其合金中的任意一种。

优选地，第一高分子聚合物绝缘层31和第二高分子聚合物绝缘层33的厚度为100μm-500μm；居间薄膜35的厚度为50μm-100μm；微纳凹凸结构的凸起高度小于或等于10μm。

上述第一高分子聚合物绝缘层31、第一电极32、第二高分子聚合物绝缘层33、第二电极34、居间薄膜35均为柔性平板结构，它们通过弯曲或变形造成摩擦起电。

本实施例提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的发电原理与实施例一提供的磁场驱动的纳米摩擦发电机的发电原理类似，区别在于，在外界环境产生的磁场的作用下，纳米摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层发生形变，从而带动纳米摩擦发电机整体发生弯曲，这种弯曲又会导致纳米摩擦发电机的内部摩擦界面发生相对运动，进而产生电能。

本发明还提供了磁场驱动的纳米摩擦发电机的实施例四，该实施例与上述实施例三的区别在于，第二高分子聚合物绝缘层中含有磁性粒子。除此之外，其他结构均与实施例三相同，在此不再赘述。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，包括：

第一高分子聚合物绝缘层；

第二高分子聚合物绝缘层；

磁性材料层，位于所述第一电极或第二电极上；

2.根据权利要求1所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性材料层所采用的材料具体为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物或镍的氧化物。

3.根据权利要求1所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性材料层为具有磁性粒子的高分子聚合物绝缘层。

4.根据权利要求3所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性粒子具体为铁粒子、钴粒子、镍粒子、铁的氧化物粒子、钴的氧化物粒子或镍的氧化物粒子。

5.根据权利要求4所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性粒子为磁性纳米粒子。

6.根据权利要求1所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性材料层为镀有磁性材料的高分子聚合物绝缘层。

7.根据权利要求6所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性材料具体为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物或镍的氧化物。

8.一种磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，包括：

第一高分子聚合物绝缘层；

第二高分子聚合物绝缘层；

9.根据权利要求8所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层或所述第二高分子聚合物绝缘层中具有磁性粒子。

10.根据权利要求9所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性粒子具体为铁粒子、钴粒子、镍粒子、铁的氧化物粒子、钴的氧化物粒子或镍的氧化物粒子。

11.根据权利要求10所述的磁场驱动的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述磁性粒子为磁性纳米粒子。