CN104167949A - 摩擦发电机的制造方法及摩擦发电机 - Google Patents

Abstract

摩擦发电机的制造方法及摩擦发电机。该方法包括：1）配料：准备高分子材料的浆料；2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在平板基材上；3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体；4）加热压印：对3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热以及凹凸压印处理，获得带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层-基材层层叠体；以及5）组装：根据4）加热压印步骤得到的高分子薄膜层-基材层层叠体制成摩擦发电机。本发明提供的摩擦发电机的制造方法可以方便地制造出摩擦发电机，且制造过程简单，成本低。

Description

摩擦发电机的制造方法及摩擦发电机

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种摩擦发电机的制造方法及制得的摩擦发电机。

背景技术

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。

通常来讲，发电机具有生成电荷，将正负电荷分开产生电势差并由电势差驱动自由电子移动的作用，它以电磁、压电、热电、甚至静电效应为基础。在我们日常生活中，摩擦电和静电现象是一种非常普遍的现象，由于它很难被收集和利用，往往是被人们所忽略的一种能源形式，如果能够通过一种新的方法收集摩擦产生的电能或者利用该方法将日常生活中不规则的动能转换成能够利用的电能，将对人们的日常生活产生重要影响。

截止到目前为止，微型静电发电机已被研制成功，并且在微机电（MEMS）领域得到广泛应用。但是微型静电发电机的设计主要以无机硅材料为基础，并且器件的制造需要复杂的工艺和精密的操作。整个装置的制备需要大型的仪器设备和特殊的生产条件，造价成本过高，不利于发电机的商业化和日常应用。

因此，如何制造摩擦发电机尤其是如何以简单的工艺制造出摩擦发电机是目前一个急需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提出一种摩擦发电机的制造方法，以实现以简单的工艺制造出摩擦发电机。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机的制造方法，包括：

1）配料：准备高分子材料的浆料；

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在平板基材上；

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体；

4）加热压印：对3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热以及凹凸压印处理，获得带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层-基材层层叠体；以及

5）组装：根据4）加热压印步骤得到的高分子薄膜层-基材层层叠体制成摩擦发电机，所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，和第二电极层或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层一起，和/或第二电极层和第二高分子聚合物绝缘层一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成。

前述的方法，1）配料步骤中，所述高分子材料是聚二甲基硅氧烷；将高分子材料与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯。优选的浆料中固体（混合物）与有机溶剂的质量比为1：20。所用固化剂为硫化剂，例如市购道康宁184。固化温度为60-120℃。

前述的方法，1）配料步骤中，所述高分子材料是酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂，将固化剂加入到所述高分子材料中，配成浆料。这些高分子材料本身是液态的，不需要使用有机溶剂，仅将固化剂添加到高分子材料中即可。

本发明摩擦发电机中高分子聚合物绝缘层与电极层之间，或者高分子聚合物绝缘层之间相互摩擦产生静电荷，从而导致电极之间出现电势差。因此，经过本发明工艺处理后，形成的高分子薄膜层需要能够摩擦起电。例如，常规酚醛树脂均可以应用于本发明，包括苯酚醛树脂、甲醛树脂。本领域技术人员容易根据所选高分子材料选择适用的固化剂。固化剂可为脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物。固化温度为60-120℃。

环氧树脂（包括缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物）也可以应用于本发明。固化剂为聚琉醇型、多异氰酸酯型、脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物等，固化温度为50-100℃。

高分子材料还可以是三聚氰氨甲醛树脂，固化剂为ASA固化剂，固化温度为120-150℃。

前述的方法，3）干燥固化步骤中，对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为80-99CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

前述的方法，1）配料步骤中，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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

前述的方法，2）涂布步骤中，采用涂布机对浆料进行涂布。

所述涂布机包括机架，设置于机架上的刮刀，涂布辊轮，背辊轮以及浆料容纳器；其中，涂布辊轮和背辊轮同排平行设置且同向转动，浆料容纳器与涂布辊轮连接；刮刀设于涂布辊轮上方，与涂布辊轮表面留有间隙；基材绕背辊轮运行。该涂布机可以市购得到，例如TB-800型硅油涂布机。

前述的方法，2）涂布步骤中，通过调整刮刀与涂布辊轮的间隙，调节浆料从浆料容纳器运送到涂布辊轮的量。

前述的方法，2）涂布步骤中，涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min。

前述的方法，4）加热压印步骤中，采用压印机进行凹凸压印处理，所述压印机的压印辊表面带有微纳凹凸结构。

前述的方法，4）加热压印步骤中，进行凹凸压印处理前，采用加热装置在60-220℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理。

前述的方法，4）加热压印步骤中，压印辊表面具有60-220℃的温度，对3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体同时进行加热和凹凸压印处理。

当高分子材料是聚二甲基硅氧烷，酚醛树脂，环氧树脂，三聚氰氨甲醛树脂时，优选压印温度为60-120℃。

当高分子材料是聚乙烯时，压印温度为80-120℃；聚丙烯时，压印温度为140-160℃；聚苯乙烯时，压印温度为140-160℃；聚甲基丙烯酸甲酯时，压印温度为80-120℃；聚氯乙烯和尼龙时，压印温度为80-100℃；聚碳酸酯时，压印温度为120-140℃；聚氨酯时，压印温度为140-170℃；聚对苯二甲酸乙二醇酯时，压印温度为150-220℃。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机，由上述任一种方法制成。

根据本发明的又一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机的制造方法，包括：

1）配料：准备高分子材料浆料；

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在带有微纳凹凸结构的基材上；

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体；

4）分离：将3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体的高分子薄膜层和基材层进行分离，得到带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层；以及

5）组装：根据4）分离步骤得到的高分子薄膜层制成摩擦发电机，所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；第一高分子聚合物绝缘层，和/或第二高分子聚合物绝缘层，和/或居间薄膜层由4）分离步骤所得高分子薄膜层构成。

前述的方法，1）配料步骤中，所述高分子材料是聚二甲基硅氧烷；将高分子材料与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯。优选的浆料中固体（混合物）与有机溶剂的质量比为1：20。所用固化剂为硫化剂，例如市购道康宁184。固化温度为60-120℃。

前述的方法，1）配料步骤中，所述高分子材料是酚醛树脂，环氧树脂，或三聚氰氨甲醛树脂，将固化剂加入到所述高分子材料中，配成浆料。这些高分子材料是液态的，不需要使用有机溶剂，仅将固化剂添加到高分子材料中即可。

本发明形成的高分子薄膜层是用作摩擦发电机的第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层。高分子聚合物绝缘层与电极层之间，或者高分子聚合物绝缘层之间相互摩擦产生静电荷，从而导致电极之间出现电势差。因此，经过本发明工艺处理后，形成的高分子薄膜层需要能够摩擦起电。例如，常规酚醛树脂均可以应用于本发明，包括苯酚醛树脂、甲醛树脂。本领域技术人员容易根据所选高分子材料选择适用的固化剂。固化剂可为脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物。固化温度为60-120℃。

环氧树脂（包括缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物）也可以应用于本发明。固化剂为聚琉醇型、多异氰酸酯型、脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物等，固化温度为50-100℃。

高分子材料还可以是三聚氰氨甲醛树脂，固化剂为ASA固化剂，固化温度为120-150℃。

前述的方法，3）干燥固化步骤中，对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为100CST以上，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

前述的方法，1）配料步骤中，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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

前述的方法，2）涂布步骤中，采用涂布机对浆料进行涂布。

所述涂布机包括机架，设置于机架上的刮刀，涂布辊轮，背辊轮以及浆料容纳器；其中，涂布辊轮和背辊轮同排平行设置且同向转动，浆料容纳器与涂布辊轮连接；刮刀设于涂布辊轮上方，与涂布辊轮表面留有间隙；基材绕背辊轮运行。该涂布机可以市购得到，例如TB-800型硅油涂布机。

前述的方法，2）涂布步骤中，通过调整刮刀与涂布辊轮的间隙，调节浆料从浆料容纳器运送到涂布辊轮的量。

前述的方法，2）涂布步骤中，涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min。

根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机，由上述任一种方法制成。

采用本发明的技术方案，至少具有如下有益效果：利用本发明摩擦发电机的制造方法，可以简化制备过程，得到的凹凸结构间距、大小均匀，从而所得摩擦发电机性能稳定。另外，本发明简化了先前的Si模版制作工艺的复杂过程，以及改变了Si片大小对产品大小的限制，是一种实用的新型微纳结构产业化生产工艺。

附图说明

图1为本发明摩擦发电机的制造工艺流程图。

图2为本发明涂布工艺示意图。

图3为本发明加热压印工艺示意图。

图4为本发明压印辊上的微纳凹凸结构示意图。

图5为本发明摩擦发电机的结构示意图。

图6为本发明另一种摩擦发电机的结构示意图。

图7为本发明另一种摩擦发电机的结构示意图。

图8为本发明另一种摩擦发电机的结构示意图。

图9为本发明另一种摩擦发电机的制造工艺流程图。

图10为带有微纳凹凸结构的基材的平面示意图。

图11为带有微纳凹凸结构的基材的剖面示意图。

图12为本发明涂布-分离工艺示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明,但本发明并不仅仅限于此。

本发明提出摩擦发电机的制造方法，以实现以简单的工艺制造出摩擦发电机。

如图1所示，一种摩擦发电机的制造工艺流程图。该方法包括：

1）配料：准备高分子材料的浆料。

本发明摩擦发电机中高分子聚合物绝缘层与电极层之间，或者高分子聚合物绝缘层之间相互摩擦产生静电荷，从而导致电极之间出现电势差。因此，只经过本发明工艺处理后，形成的高分子薄膜层需要能够摩擦起电。

可以使用的高分子材料是聚二甲基硅氧烷。将聚二甲基硅氧烷与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯，优选的浆料中固体（混合物）与有机溶剂的质量比为1：20。固化剂为硫化剂，例如市购道康宁184，此时高分子材料与固化剂的重量比为5:1到20:1，优选10：1。固化温度为60-120℃。优选的，在搅拌过程中可以伴随加热。

可以使用的高分子材料还可以是酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂。这些高分子材料本身是液态的，不需要使用有机溶剂，仅将固化剂添加到高分子材料中即可，高分子材料与固化剂的重量比为5:1到20:1，优选10：1。

酚醛树脂均可以应用于本发明，包括苯酚醛树脂、甲醛树脂。本领域技术人员容易根据所选高分子材料选择适用的固化剂。固化剂可为脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物。固化温度为60-120℃。

环氧树脂（包括缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物）也可以应用于本发明。固化剂为聚琉醇型、多异氰酸酯型、脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物等，固化温度为50-100℃。

高分子材料还可以是三聚氰氨甲醛树脂，固化剂为ASA固化剂，固化温度为120-150℃。

可以使用的高分子材料还可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将上述高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在平板基材上。

在该步骤中，优选采用涂布机对浆料进行涂布。具体的，如图2所示，涂布机包括机架（图未示），设置于机架上的刮刀1，涂布辊轮2，背辊轮3以及浆料容纳器4。涂布辊轮2和背辊轮3同排平行设置且同向转动，浆料容纳器4与涂布辊轮2连接；刮刀1设于涂布辊轮2上方，与涂布辊轮表面留有间隙；基材5绕背辊轮3运行。涂布辊轮2转动，将浆料6从浆料容纳器4运送到涂布辊轮2，然后背辊轮3转动，将浆料6运送到基材5上，实现均匀性涂布。该涂布机可以市购得到，例如TB-800型硅油涂布机。

该涂布步骤中，通过调整刮刀1与涂布辊轮2的间隙，可以调节浆料6从浆料容纳器4运送到涂布辊轮2的量。

该涂布步骤中，优选涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min，从而使得经后续步骤后所得高分子薄膜层的厚度为50um以下。

基材在该实施方式中充当摩擦发电机的电极的作用，因此所用材料是导电性的，例如金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。或者镀有上述金属或合金的高分子材料，例如镀有金属或合金的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体。

该步骤中对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为80-99CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。根据选择的高分子材料类型和固化剂类型，应当选择适当的固化温度。例如聚二甲基硅氧烷，固化温度为60-120℃；酚醛树脂，固化温度为60-120℃；环氧树脂，固化温度为50-100℃；三聚氰氨甲醛树脂，固化温度为120-150℃。

当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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，干燥固化的温度为60-120℃，干燥时间为2-4小时。

4）加热压印：对高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热以及凹凸压印处理，获得带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层-基材层层叠体。

在该步骤中，采用压印机进行凹凸压印处理。该压印机是对市购压印机的压印辊改进而得到的，例如对TB-800型硅油涂布机进行改进而得到。如图3所示，压印机包括上下并排设置的两个压印辊7，该压印辊7表面带有微纳凹凸结构（如图4所示）。3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体从两个压印辊7间隙间通过（优选通过传送带传送），使得获得带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层-基材层层叠体。优选的，高分子薄膜层表面的微纳凹凸结构是凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。

根据需要，微纳凹凸结构可以是正方形凸起，条形凸起，四棱锥形凸起，相应的，为了得到具有上述形状微纳凹凸结构的层叠体，压印辊7具有相应的微纳凹凸结构。

在该步骤中，需要对固化形成的高分子薄膜层-基材层层叠体保持软化，才能获得需要的微纳凹凸结构。加热步骤与凹凸压印步骤可以同时进行，也可以分步骤进行。如图3所示，在一个具体实施方式中，进行凹凸压印处理前，采用加热装置8在60-220℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理。该加热装置为市售常规用于加热高分子材料的加热装置。

在另一个具体实施方式中，加热压印辊，使得压印辊表面具有60-220℃的温度，通过传送带，使3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体从两个压印辊7间隙间通过，同时进行加热和凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下。

当高分子材料是聚二甲基硅氧烷，酚醛树脂，环氧树脂，三聚氰氨甲醛树脂时，优选压印温度为60-120℃。

当高分子材料是聚乙烯时，压印温度为80-120℃；聚丙烯时，压印温度为140-160℃；聚苯乙烯时，压印温度为140-160℃；聚甲基丙烯酸甲酯时，压印温度为80-120℃；聚氯乙烯和尼龙时，压印温度为80-100℃；聚碳酸酯时，压印温度为120-140℃；聚氨酯时，压印温度为140-170℃；聚对苯二甲酸乙二醇酯时，压印温度为150-220℃。

5）组装：根据4）加热压印步骤得到的高分子薄膜层-基材层层叠体制成摩擦发电机。

如图5所示，摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，和第二电极层13。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有由上述加热压印产生的微纳凹凸结构17。

第二电极层所用材料可以是金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。在一个具体实施方式中，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后使高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，高分子薄膜层与第二电极层13之间构成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端，例如分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线。

如图6所示，摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12一起，和/或第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成，第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14表面带有由上述加热压印产生的微纳凹凸结构17（图中未示出第二高分子聚合物绝缘层14上的微纳凹凸结构17）。

第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以不同时采用本发明的如上所述的层叠体结构，此时不采用本发明层叠体结构的高分子聚合物绝缘层所用材料可以选自聚酰亚胺薄膜、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任意一种。在第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层不采用本发明的如上所述的层叠体结构时，需要在第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层的一侧表面设置电极层，电极层所用材料可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。在一个具体实施方式中，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后高分子薄膜层相对设置，两高分子薄膜层之间形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端。优选的，相对设置的高分子薄膜层所用材料不同。

如图7所示，摩擦发电机在图6结构的基础上，进一步包括居间薄膜层15，即摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间薄膜层15，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12一起，和/或第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成，第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14表面带有由上述加热压印产生的微纳凹凸结构（图未示）。具体的第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层14、第二电极层13所用材料与设置情况与图6所示摩擦发电机相同，这里不再赘述。

居间薄膜层15所用材料可以选自聚酰亚胺薄膜、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任意一种。优选的，居间薄膜层15所用材料与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层所用材料不同。

在一个具体实施方式中，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后在两个高分子薄膜层之间设置居间薄膜层15，两高分子薄膜层分别与居间薄膜层15形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端。

如图8所示，摩擦发电机在图6结构的基础上，进一步包括居间电极层16，即摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间电极层16，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12一起，和/或第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成，第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14表面带有由上述加热压印产生的微纳凹凸结构（图未示）。具体的第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层14、第二电极层13所用材料与设置情况与图6所示摩擦发电机相同，这里不再赘述。

居间电极层16所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

在一个具体实施方式中，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后在两个高分子薄膜层之间设置居间电极层16，两高分子薄膜层分别与居间电极层16形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为摩擦发电机电压和电流的一个输出端；所述居间电极层16为摩擦发电机电压和电流的另一个输出端。

将上述结构的摩擦发电机进行封装，得到摩擦发电机成品。优选的，采用塑料胶膜对上述摩擦发电机封装，得到摩擦发电机成品。

如图9所示，另一种摩擦发电机的制造工艺流程图。该方法包括：

1）配料：准备高分子材料的浆料。

本发明后续工序形成的高分子薄膜层是用作摩擦发电机的第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层。高分子薄膜层与电极层之间，或者高分子薄膜层之间相互摩擦产生静电荷，从而导致电极之间出现电势差。因此，经过本发明工艺处理后，形成的薄膜层需要能够摩擦起电。

可以使用的高分子材料是聚二甲基硅氧烷。将聚二甲基硅氧烷与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯，优选的浆料中固体（混合物）与有机溶剂的质量比为1：20。优选的，在搅拌过程中可以伴随加热。固化剂为硫化剂，例如市购道康宁184，此时高分子材料与固化剂的重量比为5:1到20:1，优选10：1。固化温度为60-120℃。

可以使用的高分子材料还可以是酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂。这些高分子材料本身是液态的，不需要使用有机溶剂，仅将固化剂添加到高分子材料中即可，高分子材料与固化剂的重量比为5:1到20:1，优选10：1。

常规酚醛树脂均可以应用于本发明，包括苯酚醛树脂、甲醛树脂。本领域技术人员容易根据所选高分子材料选择适用的固化剂。固化剂可为脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物。固化温度为60-120℃。

环氧树脂（包括缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物）也可以应用于本发明。固化剂为聚琉醇型、多异氰酸酯型、脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、脂环族多胺、叔胺、咪唑类以及三氟化硼络合物等，固化温度为50-100℃。

高分子材料还可以是三聚氰氨甲醛树脂，固化剂为ASA固化剂，固化温度为120-150℃。

可以使用的高分子材料还可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将上述高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在带有微纳凹凸结构的基材上。

在该步骤中，优选采用涂布机对浆料进行涂布。具体的，如图2和图12所示，涂布机包括机架（图未示），设置于机架上的刮刀1，涂布辊轮2，背辊轮3以及浆料容纳器4。涂布辊轮2和背辊轮3同排平行设置且同向转动，浆料容纳器4与涂布辊轮2连接；刮刀1设于涂布辊轮2上方，与涂布辊轮表面留有间隙；基材5绕背辊轮3运行。涂布辊轮2转动，将浆料6从浆料容纳器4运送到涂布辊轮2，然后背辊轮3转动，将浆料6运送到基材5上，实现均匀性涂布。该涂布机可以市购得到，例如TB-800型硅油涂布机。

该涂布步骤中，通过调整刮刀1与涂布辊轮2的间隙，可以调节浆料6从浆料容纳器4运送到涂布辊轮2的量。

该涂布步骤中，优选涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um左右，从而使得经后续步骤后所得高分子薄膜层的厚度为50um以下。

带有微纳凹凸结构的基材如图10和11所示，可以采用柔性金属材质（例如Al片或Cu片，优选100um厚Al片或Cu片），在其一侧表面上加工有微纳凹凸结构。该微纳凹凸结构可以是正方形凸起，条形凸起，四棱锥形凸起。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体。

该步骤中对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为100CST以上，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

根据选择的高分子材料类型和固化剂类型，应当选择适当的固化温度。例如聚二甲基硅氧烷，固化温度为60-120℃；酚醛树脂，固化温度为60-120℃；环氧树脂，固化温度为50-100℃；三聚氰氨甲醛树脂，固化温度为120-150℃。

当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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，干燥固化的温度为60-120℃，干燥时间为2-4小时。

4）分离：将3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体的高分子薄膜层和基材层进行分离，得到带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层。

优选的，如图12所示，分离设备包括分离辊9A和收集辊9B，通过分离辊9A转动，将高分子薄膜层和基材层进行分离，然后通过收集辊9B转动，将分离的高分子薄膜层收集到收集辊9B上。该分离的高分子薄膜层为带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层。

优选的，高分子薄膜层表面的微纳凹凸结构是凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构。

根据需要，微纳凹凸结构可以是正方形凸起，条形凸起，四棱锥形凸起，相应的，为了得到具有上述形状微纳凹凸结构的高分子薄膜层，基材5具有相应的微纳凹凸结构。

该实施方式中，虽然不循环使用基材也已经得到了所需摩擦发电机，然而优选的方案如图12所示，该实施方式还使用了多个传送辊轮9C，通过传送辊轮9C，基材5循环使用。基材5起到传送带和模具的作用。

5）组装：根据4）分离步骤得到的高分子薄膜层制成摩擦发电机。

5）组装步骤所得摩擦发电机具有图5至图8相同的结构。不同处在于，本实施方式所得为不带电极层的高分子薄膜层，因此需要在高分子薄膜层的不带微纳凹凸结构的表面设置电极层，例如采用磁控溅射金属材料或者直接粘贴金属箔的方法。

如图5所示，摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，和第二电极层13。第一高分子聚合物绝缘层12由4）分离步骤所得高分子薄膜层构成。第一高分子聚合物绝缘层12表面带有由上述加工工艺产生的微纳凹凸结构17。

第一电极层所用材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。第二电极层所用材料可以是金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。在一个具体实施方式中，在4）分离步骤所得高分子薄膜未设置微纳凹凸结构的表面设置第一电极层11，然后裁剪成需要的尺寸，按照高分子薄膜层面向第二电极层13层叠设置，高分子薄膜层与第二电极层13之间构成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端，例如分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线。

如图6所示，摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14，由4）分离步骤所得高分子薄膜层构成。第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14表面带有由上述加工工艺产生的微纳凹凸结构17（图中未示出第二高分子聚合物绝缘层14上的微纳凹凸结构17）。

第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以不同时采用本发明的如上所述的高分子薄膜层，此时不采用本发明高分子薄膜层的高分子聚合物绝缘层所用材料可以选自聚酰亚胺薄膜、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任意一种。

电极层所用材料可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

在一个具体实施方式中，在4）分离步骤所得高分子薄膜未设置微纳凹凸结构的表面设置第一电极层11或第二电极层13，裁剪成需要的尺寸，然后高分子薄膜层相对设置，两高分子薄膜层之间形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端。优选的，相对设置的高分子薄膜层所用材料不同。

如图7所示，摩擦发电机在图6结构的基础上，进一步包括居间薄膜层15，即摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间薄膜层15，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14和/或居间薄膜层15，由4）分离步骤所得高分子薄膜层构成，第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14和/或居间薄膜层15表面带有由上述加工工艺产生的微纳凹凸结构（图未示）。具体的第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层14、第二电极层13所用材料与设置情况与图9所示工艺所得的图6所示摩擦发电机相同，这里不再赘述。

居间薄膜层15可以不同时采用本发明的如上所述的高分子薄膜层，此时不采用本发明高分子薄膜层的居间薄膜层15所用材料可以选自聚酰亚胺薄膜、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任意一种。优选的，居间薄膜层15所用材料与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层所用材料不同。

在一个具体实施方式中，在4）分离步骤所得高分子薄膜未设置微纳凹凸结构的表面设置第一电极层11或第二电极层13，裁剪成需要的尺寸，然后在两个高分子薄膜层之间设置居间薄膜层15，两高分子薄膜层分别与居间薄膜层15形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为电流、电压输出端。

如图8所示，摩擦发电机在图6结构的基础上，进一步包括居间电极层16，即摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间电极层16，第二高分子聚合物绝缘层14和第二电极层13。第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层构成，第一高分子聚合物绝缘层12和/或第二高分子聚合物绝缘层14表面带有由上述加工工艺产生的微纳凹凸结构（图未示）。具体的第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层14、第二电极层13所用材料与设置情况与图9所示工艺所得的图6所示摩擦发电机相同，这里不再赘述。

居间电极层16所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

在一个具体实施方式中，在4）分离步骤所得高分子薄膜未设置微纳凹凸结构的表面设置第一电极层11或第二电极层13，裁剪成需要的尺寸，然后在两个高分子薄膜层之间设置居间电极层16，两高分子薄膜层分别与居间电极层16形成摩擦面。第一电极层11和第二电极层13为摩擦发电机电压和电流的一个输出端；所述居间电极层16为摩擦发电机电压和电流的另一个输出端。

将上述结构的摩擦发电机进行封装，得到摩擦发电机成品。优选的，采用塑料胶膜对上述摩擦发电机封装，得到摩擦发电机成品。

当本发明的摩擦发电机的各层向下弯曲时，由于存在的微纳凹凸结构，摩擦发电机中的摩擦层表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使电极和摩擦电极之间的电容发生改变，从而导致电极之间出现电势差。由于电极之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。

下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。

实施例1

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料聚二甲基硅氧烷与固化剂道康宁184按照重量比为10：1混合均匀，然后溶于有机溶剂正己烷，加热到80℃并搅拌均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在100um镀铝PET上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在80℃干燥至高分子材料25℃运动粘度为90CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）加热压印：按照图3所示方式进行加热以及凹凸压印处理。首先，采用加热装置在80℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理保持软化，然后通过传送带，将软化的层叠体传送到压印辊，使其从两个压印辊的间隙间通过，实施凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下，所得层叠体中高分子薄膜层厚度为50um，其表面设有的微纳凹凸结构凸起高度为150nm。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后与高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品1#。

摩擦发电机样品1#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品1#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品1#的最大输出电压和电流信号分别达到了100V和6-8μA。

实施例2

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料直线型酚醛树脂（苯酚与甲醛缩聚）与固化剂三乙醇胺按照重量比为10：1混合均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在100um镀铝PET上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在80℃干燥至高分子材料25℃运动粘度为80CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）加热压印：按照图3所示方式进行加热以及凹凸压印处理。首先，采用加热装置在80℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理保持软化，然后通过传送带，将软化的层叠体传送到压印辊，使其从两个压印辊的间隙间通过，实施凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下，所得层叠体中高分子薄膜层厚度为50um，其表面设有的微纳凹凸结构凸起高度为150nm。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后与高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品2#。

摩擦发电机样品2#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品2#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品2#的最大输出电压和电流信号分别达到了60V和4μA。

实施例3

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料双酚A环氧树脂与四甲基胍固化剂按照重量比为10：1混合均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在100um镀铝PET上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在80℃干燥至高分子材料25℃运动粘度为99CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）加热压印：按照图3所示方式进行加热以及凹凸压印处理。首先，采用加热装置在80℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理保持软化，然后通过传送带，将软化的层叠体传送到压印辊，使其从两个压印辊的间隙间通过，实施凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下，所得层叠体中高分子薄膜层厚度为50um，其表面设有的微纳凹凸结构凸起高度为150nm。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后与高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品3#。

摩擦发电机样品3#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品3#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品3#的最大输出电压和电流信号分别达到了60V和3-4μA。

实施例4

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料三聚氰氨甲醛树脂与ASA固化剂按照重量比为10：1混合均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在100um镀铝PET上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在100℃干燥至高分子材料25℃运动粘度为90CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）加热压印：按照图3所示方式进行加热以及凹凸压印处理。首先，采用加热装置在100℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理保持软化，然后通过传送带，将软化的层叠体传送到压印辊，使其从两个压印辊的间隙间通过，实施凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下，所得层叠体中高分子薄膜层厚度为50um，其表面设有的微纳凹凸结构凸起高度为150nm。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后与高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品4#。

摩擦发电机样品4#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品4#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品4#的最大输出电压和电流信号分别达到了50V和2-4μA。

实施例5

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯溶于有机溶剂氯仿，加热到80℃并搅拌均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在100um镀铝PET上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在80℃干燥3小时至完全固化，形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）加热压印：按照图3所示方式进行加热以及凹凸压印处理。首先，采用加热装置在100℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理至软化，然后通过传送带，将软化后的层叠体传送到压印辊，使其从两个压印辊的间隙间通过，实施凹凸压印处理，然后降温，再将该层叠体取下，所得层叠体中高分子薄膜层厚度为50um，其表面设有的微纳凹凸结构凸起高度为150nm。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13，将4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体裁剪成需要的尺寸，然后与高分子薄膜层面向第二电极层13，将上述层叠体与第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品5#。

摩擦发电机样品5#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品5#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品5#的最大输出电压和电流信号分别达到了50V和2-4μA。

实施例6

如图5所示，本实施例摩擦发电机尺寸为3cm×3cm，总厚度大约是2.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12以及第二电极层13，第一高分子聚合物绝缘层12表面带有微纳凹凸结构17。第一电极层11和第二电极层13作为摩擦发电机的电压和电流的输出端。下面详细说明该摩擦发电机的制备方法。

1）配料：将高分子材料聚二甲基硅氧烷与固化剂道康宁184按照重量比为10：1混合均匀，然后溶于有机溶剂正己烷，加热到80℃并搅拌均匀，得到浆料。

2）涂布：按照图2所示方式涂布，将所述浆料均匀地涂布在带有微纳凹凸结构的铝箔上。涂布辊轮转速是50m/min，背辊轮转速是50m/min，刮刀与涂布辊轮的间隙是150um。

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材在80℃干燥至高分子材料25℃运动粘度为102CST，形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

4）分离：按照图12所示方式进行分离。通过分离辊9A转动，将高分子薄膜层和基材层进行分离，然后通过收集辊9B转动，将分离的高分子薄膜层收集到收集辊9B上。通过传送辊轮9C，基材5循环使用。

5）组装：采用铝箔作为第二电极层13。在4）分离步骤所得高分子薄膜未设置微纳凹凸结构的表面粘贴铝箔作为第一电极层11，然后裁剪成需要的尺寸。按照高分子薄膜层面向第二电极层13层叠设置，分别在第一电极层11和第二电极层13表面引出导线，采用塑料胶膜对摩擦发电机封装，得到摩擦发电机样品6#。

摩擦发电机样品6#在I-V（电流-电压）的测量中表现出典型的开路特征。使用周期振荡（0.33Hz和0.13%的形变）的步进电机使摩擦发电机样品6#发生周期的弯曲和释放，摩擦发电机样品6#的最大输出电压和电流信号分别达到了100V和6-8μA。

采用本发明提供的摩擦发电机的制造方法可以方便地制造出摩擦发电机，且制造过程简单，成本低；另外，制造出的摩擦发电机具有多种结构，可满足多种需求，应用范围广。

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 (21)

1.一种摩擦发电机的制造方法，包括：

1）配料：准备高分子材料的浆料；

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在平板基材上；

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体；

4）加热压印：对3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热以及凹凸压印处理，获得带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层-基材层层叠体；以及

5）组装：根据4）加热压印步骤得到的高分子薄膜层-基材层层叠体制成摩擦发电机，

所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；

其中，第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层一起，和/或第二电极层和第二高分子聚合物绝缘层一起，由4）加热压印步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体构成。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，所述高分子材料是聚二甲基硅氧烷；将高分子材料与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯。

3.根据权利要求1所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，所述高分子材料是酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂，将固化剂加入到所述高分子材料中，配成浆料。

4.根据权利要求2或3所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，3）干燥固化步骤中，对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为80-99CST，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

5.根据权利要求1所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

6.根据权利要求1-5任一项所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，采用涂布机对浆料进行涂布。

7.根据权利要求6所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，通过调整刮刀与涂布辊轮的间隙，调节浆料从浆料容纳器运送到涂布辊轮的量。

8.根据权利要求7所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min。

9.根据权利要求1-8任一项所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，4）加热压印步骤中，采用压印机进行凹凸压印处理，所述压印机的压印辊表面带有微纳凹凸结构。

10.根据权利要求9所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，4）加热压印步骤中，进行凹凸压印处理前，采用加热装置在60-220℃，将3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体进行加热处理。

11.根据权利要求9所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，4）加热压印步骤中，压印辊表面具有60-220℃的温度，对3）干燥固化步骤所得的高分子薄膜层-基材层层叠体同时进行加热和凹凸压印处理。

12.一种摩擦发电机，由权利要求1-11任一项所述方法制成。

13.一种摩擦发电机的制造方法，包括：

1）配料：准备高分子材料的浆料；

2）涂布：将所述浆料均匀地涂布在带有微纳凹凸结构的基材上；

3）干燥固化：对涂布有浆料的基材进行干燥固化处理，获得高分子薄膜层-基材层层叠体；

4）分离：将3）干燥固化步骤所得高分子薄膜层-基材层层叠体的高分子薄膜层和基材层进行分离，得到带有微纳凹凸结构的高分子薄膜层；以及

5）组装：根据4）分离步骤得到的高分子薄膜层制成摩擦发电机，

所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；或者所述摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；

其中，第一高分子聚合物绝缘层，和/或第二高分子聚合物绝缘层，和/或居间薄膜层由4）分离步骤所得高分子薄膜层构成。

14.根据权利要求13所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，所述高分子材料是聚二甲基硅氧烷；将高分子材料与固化剂混合均匀后溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯。

15.根据权利要求13所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，所述高分子材料是酚醛树脂，环氧树脂，或三聚氰氨甲醛树脂，将固化剂加入到所述高分子材料中，配成浆料。

16.根据权利要求14或15所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，3）干燥固化步骤中，对涂布有浆料的基材进行加热处理，使得高分子材料25℃运动粘度为100CST以上，固化形成高分子薄膜层-基材层层叠体。

17.根据权利要求13所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，1）配料步骤中，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、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；将高分子材料溶于有机溶剂中，配成浆料，所述有机溶剂是2－甲氧基乙醇、氯仿、1，1，2－三氯乙烯、1，2－二甲氧基乙烷、1，2，3，4－四氢化萘、2－乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、二氯甲烷、乙烯基乙二醇、N，N－二甲基甲酰胺、甲苯、N，N－二甲基乙酰胺、甲基环己烷、1，2－二氯乙烯、二甲苯、甲醇、环己烷或N－甲基吡咯烷酮。

18.根据权利要求13-17任一项所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，采用涂布机对浆料进行涂布。

19.根据权利要求18所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，通过调整刮刀与涂布辊轮的间隙，调节浆料从浆料容纳器运送到涂布辊轮的量。

20.根据权利要求19所述的摩擦发电机的制造方法，其特征在于，2）涂布步骤中，涂布辊轮转速是10-120m/min，背辊轮转速是10-120m/min。

21.一种摩擦发电机，由权利要求13-20任一项所述方法制成。