CN104340950B - 具有微纳结构的薄膜制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机 - Google Patents

Abstract

具有微纳结构的薄膜的制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机。该方法包括：1）制备图形化模板，在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。本发明提供的具有微纳结构的薄膜的制备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

具有微纳结构的薄膜制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机

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

采用纳米技术构建的能量收集和转换装置，在自供电纳米系统中起关键作用，由于其环保、节能、自驱动性质而日益受到广泛关注。随着王中林教授研究组研发的压电纳米发电机首次将机械能转换为电能以来，以压电和摩擦电为基础的不同结构和材料的纳米发电机相继问世。

摩擦发电机主要采用聚合物与聚合物（金属）摩擦产生静电荷，进而在电极上产生感应电荷形成电势差，实现发电的一种发电机。

在摩擦发电机的制备中，聚合物薄膜上的微纳结构的制备是非常关键的工艺步骤，也是最困难的制备环节。现有技术中制备聚合物薄膜上的微纳结构有采用微纳加工领域的技术方法，如采用硅基模板做模板的制备工艺，但是其在制备过程中存在不易脱模、不易规模化生产的缺点，而且硅基模板的成本昂贵，重复使用率低，这些问题不利于摩擦发电机的制备及工业化生产。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提出一种具有微纳结构的薄膜的制备方法及采用该薄膜的摩擦发电机，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，本发明提供了一种具有微纳结构的薄膜的制备方法，包括：

1）制备图形化模板

在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述高分子薄膜一侧表面上设置的微纳结构为条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述凹槽宽度为500nm至500μm，深度为500nm至500μm,凹槽间距为100nm至10mm。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤1）中，所述金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET,PETE）、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称有机玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(Nylon)、聚碳酸酯(PC)或聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤1）中，通过热压、丝网印刷或涂覆的方法，在金属线基底层一侧表面上设置图形化金属线，形成具有图形化的金属线层。本发明所用热压或丝网印刷方法为常规热压或丝网印刷方法，例如采用常规热压或丝网印刷机将金属线热压或将金属浆料或金属粉末（包括合金）丝网印刷到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层，优选所述金属线层部分嵌入金属线基底层的一侧表面上。本发明对金属线层嵌入金属线基底层的程度没有特殊要求，只要能够达到牢固、稳定即可。本发明所用涂覆方法为常规涂覆方法，可以采用常规电脑程序控制，将金属浆料或金属粉末（包括合金）涂覆或喷涂到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。

当金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，热压温度为150-220℃，聚乙烯时，热压温度为80-120℃；聚丙烯时，热压温度为140-160℃；聚苯乙烯时，热压温度为140-160℃；聚甲基丙烯酸甲酯时，热压温度为80-120℃；聚氯乙烯和尼龙时，热压温度为80-100℃；聚碳酸酯时，热压温度为120-140℃；聚氨酯时，热压温度为140-170℃。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤1）中，所述金属线所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述金属线截面为圆形或矩形。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，所述金属线截面为圆形时，所述金属线的截面的直径为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm；或

所述金属线截面为矩形时，所述金属线的截面的高度为500nm至500μm，宽度为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤1）中，所述图形是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

前述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，步骤2）中，高分子薄膜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、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。本发明形成高分子薄膜所使用的反应单体、固化剂、溶剂、温度等均为本领域常规原料和技术，本领域技术人员容易根据需要形成的高分子薄膜材料的种类，选择适当的固化剂、溶剂、温度等。

根据本发明的又一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机，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，其中，第一高分子聚合物绝缘层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层进行设置。

前述的摩擦发电机，第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属、合金，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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；

第二电极层所用材料是金属、合金、金属氧化物，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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，金属氧化物为ITO(铟锡氧化物)。

本发明图形化金属线-高分子聚合物是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

前述的摩擦发电机，所述第一电极层和第二电极层上设置有基底。本发明对基底层材料没有特殊要求，常规基底均可应用于本发明，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、硅基底等。

根据本发明的又一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机，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，其中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层中的至少一层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。

前述的摩擦发电机，当第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

前述的摩擦发电机，该摩擦发电机进一步包括居间电极层，所述居间电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间。

前述的摩擦发电机，所述居间电极层为金属、金属氧化物、合金层，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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，金属氧化物为ITO(铟锡氧化物)。

前述的摩擦发电机，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属、合金，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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。

根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种摩擦发电机，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居间薄膜层中的至少一层，和/或第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层中的至少一层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构，和/或第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。

前述的摩擦发电机，当第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层，和/或居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

前述的摩擦发电机，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属、合金，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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。

采用本发明的技术方案，至少具有如下有益效果：本发明针对现有技术中摩擦发电机的微纳结构制备困难、成本高的问题，采用由热压、丝网印刷或涂覆在金属线基底上形成的图形化模板，再由图形化模板制备具有微纳结构的高分子薄膜，使制备具有微纳结构高分子薄膜的方法相对现有技术具有成本低、成品率高、生产效率高的进步，进而使摩擦发电机的制备更加容易，更适合规模化生产。另外本发明制备的微纳结构图案可以根据需要设计不同的图形化模板，以达到更高的发电机输出效果。

附图说明

图1为本发明图形化模板示意图。

图2为本发明井字状结构的金属线层的示意图。

图3为本发明涂覆高分子材料的浆料固化成型后的模板示意图。

图4为本发明揭膜示意图。

图5为本发明摩擦发电机的结构示意图。

图6a和6b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。

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。

本发明提出具有微纳结构的薄膜的制备方法以及使用该薄膜的摩擦发电机，以实现以简单的工艺制造出摩擦发电机。本发明合理设计薄膜表面的凹槽结构，可以有效提高薄膜的比表面积，并且薄膜表面相对微凸起，更容易随外界压力和振动产生形变和滑移，从而提高摩擦发电机的静电效率，因此薄膜表面的凹槽结构可以有效改善摩擦发电机的输出电压和电流。

下面首先说明具有微纳结构的薄膜的制备方法，该方法包括：

1）制备图形化模板

图1所示为本发明图形化模板，在金属线基底层1一侧表面上设置具有图形化的金属线层2，得到图形化模板。所述金属线层由图形化金属线形成。

本发明中，金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET,PETE）、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称有机玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(Nylon)、聚碳酸酯(PC)或聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

通过热压、丝网印刷或涂覆的方法，在金属线基底层一侧表面上设置图形化金属线，形成具有图形化的金属线层。本发明所用热压或丝网印刷方法为常规热压或丝网印刷方法，例如采用常规热压或丝网印刷机将金属线热压或将金属浆料（包括合金浆料）或金属粉末丝网印刷到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层，优选所述金属线层部分嵌入金属线基底层的一侧表面上。本发明对金属线层嵌入金属线基底层的程度没有特殊要求，只要能够达到牢固、稳定即可。本发明所用涂覆方法为常规涂覆方法，可以采用常规电脑程序控制，将金属浆料（包括合金浆料）或金属粉末涂覆到金属线基底层一侧表面上，形成金属线层。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。

当金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，热压温度为150-220℃，聚乙烯时，热压温度为80-120℃；聚丙烯时，热压温度为140-160℃；聚苯乙烯时，热压温度为140-160℃；聚甲基丙烯酸甲酯时，热压温度为80-120℃；聚氯乙烯和尼龙时，热压温度为80-100℃；聚碳酸酯时，热压温度为120-140℃；聚氨酯时，热压温度为140-170℃。

本发明中，金属线所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。本发明需要高分子薄膜3（参见图2）一侧表面上设置的微纳结构为条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽，所述凹槽的宽度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，深度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，优选凹槽宽度为500nm至500μm，深度500nm至500μm。本领域技术人员容易根据需要的微纳结构，选择金属丝的直径以及所构成的图形。图2所示是井字状结构的金属线层。例如，优选金属线截面为圆形或矩形。所述金属线为截面为圆形时，所述金属线的截面的直径为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm；或

所述金属线截面为矩形时，所述金属线的截面的高度为500nm至500μm，宽度为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm。

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

在步骤1）制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜3。图3所示是涂覆高分子材料的浆料成型后的模板，图4所示是揭膜示意图。

高分子薄膜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、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。本发明形成高分子薄膜所使用的固化剂、溶剂、温度等均为本领域常规原料和技术，本领域技术人员容易根据需要形成的高分子薄膜材料的种类，选择适当的固化剂、溶剂、温度等。

下面以聚二甲基硅氧烷为例进行详细说明。

将聚二甲基硅氧烷与固化剂（重量比为5:1到20:1，优选10：1）混合均匀后溶于有机溶剂中，配成高分子材料的浆料，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℃。

然后将高分子材料的浆料涂覆于图形化模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将图形化模板表面多余的浆料去掉，形成一层薄的聚二甲基硅氧烷液体膜。将整个模板在60-120℃（优选85℃）的环境中固化0.8-1.2小时（优选1小时）之后，将聚二甲基硅氧烷膜从图形化模板上剥离，从而得到一侧表面具有与图形化模板对应的微纳结构阵列的聚二甲基硅氧烷膜。

高分子薄膜材料还可以是酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂；所述高分子材料的浆料的制备方法为：将固化剂加入到酚醛树脂，环氧树脂或三聚氰氨甲醛树脂中，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。高分子材料与固化剂的重量比为5:1到20:1，优选10：1。

本发明所需要制备的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单体、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℃。

高分子薄膜材料可以为三聚氰氨甲醛树脂时，固化剂为ASA固化剂，固化温度为120-150℃。

高分子薄膜材料还可以为聚乙烯、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时，将上述选择的高分子材料溶于有机溶剂中，配成高分子材料的浆料，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。该高分子材料的浆料的干燥固化的温度为60-120℃，干燥时间为0.5-6小时。

如图5所示，本发明的一种具体实施方式的摩擦发电机，该摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层51，第一高分子聚合物绝缘层52，和第二电极层53。第一高分子聚合物绝缘层52所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，将所得高分子薄膜裁剪成需要的尺寸，按照高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层，将高分子薄膜与第二电极层53层叠设置，高分子薄膜不具有微纳结构的侧面设置第二电极层53，从而高分子薄膜与第二电极层53之间构成摩擦面。第一电极层51和第二电极层53为电流、电压输出端，例如分别在第一电极层51和第二电极层53表面引出导线。

图5仅示出第一高分子聚合物绝缘层52一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，然而该微纳结构还可以是条纹状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。所述凹槽的宽度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，深度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，优选凹槽宽度为500nm至500μm，深度500nm至500μm。当微纳结构为井字状结构的凹槽时，凹槽横向和纵向间距分别为100nm至10mm。

该实施方式中，第一电极层51所用材料是铟锡氧化物、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；第二电极层53所用材料是金属或合金，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。优选的，所述第一电极层和第二电极层上设置有基底。本发明对基底层材料没有特殊要求，常规基底均可应用于本发明，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、硅基底等。

另外，第一电极层51和第二电极层53所用材料也可以为图形化金属线-高分子聚合物层叠体，本发明图形化金属线-高分子聚合物层叠体是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。金属所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

如图6a和图6b所示，另一种具体实施方式的摩擦发电机，其包括层叠设置的第一电极层61，第一高分子聚合物绝缘层62，第二高分子聚合物绝缘层63和第二电极层64。第一高分子聚合物绝缘层62和第二高分子聚合物绝缘层63中的至少一层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，从而第一高分子聚合物绝缘层62和第二高分子聚合物绝缘层63相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。图6a和图6b所示摩擦发电机仅显示了第二高分子聚合物绝缘层63采用由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。

本实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层62和第二高分子聚合物绝缘层63之间构成摩擦面。第一电极层61和第二电极层64为电流、电压输出端，例如分别在第一电极层61和第二电极层64表面引出导线。

图6a和图6b仅示出第一高分子聚合物绝缘层62一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，然而该微纳结构还可以是条纹状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。所述凹槽的宽度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，深度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，优选凹槽宽度为500nm至500μm，深度500nm至500μm。当微纳结构为井字状结构的凹槽时，凹槽间距为100nm至10mm。另外，当第二高分子聚合物绝缘层63同时采用由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜时，其微纳结构也可以是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。当然，本发明也可以仅第二高分子聚合物绝缘层63采用由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，而第一高分子聚合物绝缘层62不采用一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。

当第一高分子聚合物绝缘层62和第二高分子聚合物绝缘层63不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

该实施方式中，第一电极层61和第二电极层64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。

另外，第一电极层61和第二电极层64所用材料也可以为图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。金属所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

如图7所示，该摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层71，第一高分子聚合物绝缘层72，居间薄膜层75，第二高分子聚合物绝缘层73和第二电极层74。第一高分子聚合物绝缘层72和居间薄膜层75中的至少一层，和/或第二高分子聚合物绝缘层73和居间薄膜层75中的至少一层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，第一高分子聚合物绝缘层72和居间薄膜层75相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构，和/或第二高分子聚合物绝缘层73和居间薄膜层75相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。

本实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层72和居间薄膜层75之间，以及居间薄膜层75与第二高分子聚合物绝缘层73之间构成摩擦面。第一电极层71和第二电极层74为电流、电压输出端，例如分别在第一电极层71和第二电极层74表面引出导线。

图7仅示出第一高分子聚合物绝缘层72一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，然而该微纳结构还可以是条纹状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。所述凹槽的宽度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，深度为几个微米/纳米到几百个微米/纳米，优选凹槽宽度为500nm至500μm，深度500nm至500μm。当微纳结构为井字状结构的凹槽时，凹槽间距为100nm至10mm。当居间薄膜层75、第二高分子聚合物绝缘层73采用由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜时，其微纳结构也可以是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。

本发明第一高分子聚合物绝缘层72和居间薄膜层75中的至少一层，和/或第二高分子聚合物绝缘层73和居间薄膜层75中的至少一层所用材料是由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。当第一高分子聚合物绝缘层72和第二高分子聚合物绝缘层73采用由上述方案得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜时，其微纳结构也可以是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。

当第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层，和/或居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

该实施方式中，第一电极层71和第二电极层74所用材料是金属、合金、金属氧化物，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，金属氧化物为铟锡氧化物。

另外，第一电极层71和第二电极层74所用材料也可以为图形化金属线-高分子聚合物层叠体，其是在高分子聚合物层的一侧表面上通过热压、旋涂、刮涂或者丝网印刷金属、金属粉末或金属浆料，形成图形化金属线，从而制备得到的层叠体。金属所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。本发明金属浆料包括粘合剂、金属粉末、稀释剂等。粘合剂和稀释剂均为制成金属浆料的常规成分。这里的图形化是能够导通的图形化，例如井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

如图8所示，摩擦发电机在图6a和图6b结构的基础上，进一步包括居间电极层86，即摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层81，第一高分子聚合物绝缘层82，居间电极层86，第二高分子聚合物绝缘层83和第二电极层84。具体的第一电极层81、第一高分子聚合物绝缘层82、第二高分子聚合物绝缘层83、第二电极层84所用材料与设置情况与图6a和图6b所示摩擦发电机相同，这里不再赘述。第一高分子聚合物绝缘层82和第二高分子聚合物绝缘层83分别与居间电极层86形成摩擦面。第一电极层81和第二电极层84为摩擦发电机电压和电流的一个输出端；所述居间电极层86为摩擦发电机电压和电流的另一个输出端。

居间电极层86所用材料是金属、金属氧化物、合金层，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，金属氧化物为ITO(铟锡氧化物)。

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，静电荷的产生会使第一电极层和第二电极层之间，或者第一电极层和第二电极层分别与居间电极层之间的电容发生改变，从而导致电极层之间出现电势差。由于电极层之间电势差的存在，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1.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层51、第一高分子聚合物绝缘层52以及第二电极层53，第一高分子聚合物绝缘层52的一侧表面带有微纳结构。第一电极层51和第二电极层53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。

首先说明具有微纳结构的薄膜的制备方法：

1）制备图形化模板

在150℃采用热压机，按照条型状图形化，在金属线基底层1（聚丙烯）一侧表面上热压金属线层2（铝线），得到条型状图形化模板。

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

将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，得到高分子材料的浆料。

将所述浆料均匀地涂布在上述条型状图形化模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将图形化模板表面多余的浆料去掉，形成一层薄的聚二甲基硅氧烷液体膜。将整个模板在85℃的环境中固化1小时之后，将聚二甲基硅氧烷膜从图形化模板上剥离，从而得到一侧表面具有与图形化模板对应的微纳结构阵列的聚二甲基硅氧烷膜。具体的，聚二甲基硅氧烷膜一侧表面上设置的微纳结构为条形状结构的凹槽，凹槽宽度为30μm，深度5μm，凹槽横纵间距为200nm。

下面说明摩擦发电机的组装方法。

采用铜箔作为第一电极层51，采用铝箔作为第二电极层53，将上述所得高分子薄膜裁剪成需要的尺寸，然后按照高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层，将高分子薄膜与第二电极层53层叠设置，然后将第一电极层51层叠到高分子薄膜未设有微纳结构的侧表面上，分别在第一电极层51和第二电极层53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（5Hz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50V和5μA。

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1.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层51、第一高分子聚合物绝缘层52以及第二电极层53，第一高分子聚合物绝缘层52的一侧表面带有微纳结构。第一电极层51和第二电极层53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。

首先说明具有微纳结构的薄膜的制备方法：

1）制备图形化模板

在150℃采用丝网印刷机，按照井字状图形化，在金属线基底层1（聚苯乙烯）一侧表面上丝网印刷金属线层2（铜浆料），得到井字状图形化模板。

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

将聚乙烯溶于有机溶剂氯仿，搅拌均匀，得到高分子材料的浆料。

将所述浆料均匀地涂布在上述井字状图形化模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将图形化模板表面多余的浆料去掉，形成一层薄的聚乙烯液体膜。将整个模板在80℃的环境中固化3小时之后，将聚乙烯膜从图形化模板上剥离，从而得到一侧表面具有与图形化模板对应的微纳结构阵列的聚乙烯膜。具体的，聚乙烯膜一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，凹槽宽度为30μm，深度5μm，凹槽横纵间距为70μm。下面说明摩擦发电机的组装方法。

采用铜箔作为第一电极层51，采用铝箔作为第二电极层53，将上述所得高分子薄膜裁剪成需要的尺寸，然后按照高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层，将高分子薄膜与第二电极层53层叠设置，然后将第一电极层51层叠到高分子薄膜未设有微纳结构的侧表面上，分别在第一电极层51和第二电极层53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（5Hz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40V和6μA。

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1.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层51、第一高分子聚合物绝缘层52以及第二电极层53，第一高分子聚合物绝缘层52的一侧表面带有微纳结构。第一电极层51和第二电极层53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。

首先说明具有微纳结构的薄膜的制备方法：

1）制备图形化模板

在150℃采用热压机，按照井字状图形化，在金属线基底层1（聚丙烯）一侧表面上热压金属线层2（铝线），得到井字状图形化模板。

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

将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，得到高分子材料的浆料。

将所述浆料均匀地涂布在上述井字状图形化模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将图形化模板表面多余的浆料去掉，形成一层薄的聚二甲基硅氧烷液体膜。将整个模板在85℃的环境中固化1小时之后，将聚二甲基硅氧烷膜从图形化模板上剥离，从而得到一侧表面具有与图形化模板对应的微纳结构阵列的聚二甲基硅氧烷膜。具体的，聚二甲基硅氧烷膜一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，凹槽宽度为500nm，深度500nm，凹槽横纵间距为500nm。

下面说明摩擦发电机的组装方法。

采用铜箔作为第一电极层51，采用铝箔作为第二电极层53，将上述所得高分子薄膜裁剪成需要的尺寸，然后按照高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层，将高分子薄膜与第二电极层53层叠设置，然后将第一电极层51层叠到高分子薄膜未设有微纳结构的侧表面上，分别在第一电极层51和第二电极层53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（5Hz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100V和20μA。

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1.5mm左右。该摩擦发电机第一电极层51、第一高分子聚合物绝缘层52以及第二电极层53，第一高分子聚合物绝缘层52的一侧表面带有微纳结构。第一电极层51和第二电极层53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。

首先说明具有微纳结构的薄膜的制备方法：

1）制备图形化模板

在150℃采用热压机，按照井字状图形化，在金属线基底层1（聚丙烯）一侧表面上热压金属线层2（铝线），得到井字状图形化模板。

2）制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

将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，得到高分子材料的浆料。

将所述浆料均匀地涂布在上述井字状图形化模板表面，经过真空脱气过程后，采用旋转涂覆的方式将图形化模板表面多余的浆料去掉，形成一层薄的聚二甲基硅氧烷液体膜。将整个模板在85℃的环境中固化1小时之后，将聚二甲基硅氧烷膜从图形化模板上剥离，从而得到一侧表面具有与图形化模板对应的微纳结构阵列的聚二甲基硅氧烷膜。具体的，聚二甲基硅氧烷膜一侧表面上设置的微纳结构为井字状结构的凹槽，凹槽宽度为500μm，深度500μm，凹槽横纵间距为10mm。

下面说明摩擦发电机的组装方法。

采用铜箔作为第一电极层51，采用铝箔作为第二电极层53，将上述所得高分子薄膜裁剪成需要的尺寸，然后按照高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层，将高分子薄膜与第二电极层53层叠设置，然后将第一电极层51层叠到高分子薄膜未设有微纳结构的侧表面上，分别在第一电极层51和第二电极层53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（5Hz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10μA。

最后，需要注意的是：以上列举三层结构的摩擦发电机仅是本发明的具体实施例子，其他结构的摩擦发电机也可以用用本发明的具有微纳结构的薄膜。另外，上述实施例仅列举了微纳结构为条型结构和井字形结构凹槽的情况，应当理解的是凹槽为其它结构的微纳结构，也可以实现本发明的目的。最后，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 (25)

1.一种具有微纳结构的薄膜的制备方法，该方法包括：

1)制备图形化模板

在金属线基底层一侧表面上设置具有图形化的金属线层，得到图形化模板；所述金属线层由图形化金属线形成；

2)制作一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜

在步骤1)制备的图形化模板上涂覆高分子材料的浆料，待浆料固化后将其从模板剥离，得到一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜。

2.根据权利要求1所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，所述高分子薄膜一侧表面上设置的微纳结构为条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构的凹槽。

3.根据权利要求2所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，所述凹槽宽度为500nm至500μm，深度为500nm至500μm，凹槽间距为100nm至10mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述金属线基底层所用材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、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、或聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1-3任一项所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，通过热压、丝网印刷或涂覆的方法，在金属线基底层一侧表面上设置图形化金属线，形成具有图形化的金属线层。

6.根据权利要求1-3任一项所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述金属线所用材料为金属或合金，其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。

7.根据权利要求6所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属线截面为圆形或矩形。

8.根据权利要求7所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属线截面为圆形时，所述金属线的截面的直径为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm；或

所述金属线截面为矩形时，所述金属线的截面的高度为500nm至500μm，宽度为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm。

9.根据权利要求1-3、7或8任一项所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述图形化是条纹状结构、井字状结构、菱形状结构、Z字结构或叉指结构。

10.根据权利要求1-3、7或8任一项所述的具有微纳结构的薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，高分子薄膜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、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中的任意一种。

11.一种摩擦发电机，其特征在于，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，其中，第一高分子聚合物绝缘层所用材料是由权利要求1-10任一项方法得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，高分子薄膜具有微纳结构的侧面朝向第二电极层进行设置。

12.根据权利要求11所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒中的任意一种；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、铌合金或钽合金中的任意一种；

第二电极层所用材料是金属、合金或金属氧化物，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒中的任意一种；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、铌合金或钽合金中的任意一种，金属氧化物为铟锡氧化物。

13.根据权利要求11所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层是银纳米线膜或图形化金属线-高分子聚合物层叠体。

14.根据权利要求11所述的摩擦发电机，其特征在于，第二电极层是图形化金属线-高分子聚合物层叠体。

15.根据权利要求12所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层上设置有基底。

16.一种摩擦发电机，其特征在于，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，其中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层中的至少一层所用材料是由权利要求1-10任一项方法得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。

17.根据权利要求16所述的摩擦发电机，其特征在于，当第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，不具有微纳结构的高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

18.根据权利要求16或17所述的摩擦发电机，其特征在于，该摩擦发电机进一步包括居间电极层，所述居间电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间。

19.根据权利要求18所述的摩擦发电机，其特征在于，所述居间电极层为金属、金属氧化物、合金层，或图形化金属线-高分子聚合物层叠体，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，金属氧化物为铟锡氧化物。

20.根据权利要求16、17或19任一项所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、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。

21.根据权利要求16、17或19任一项所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层是银纳米线膜或图形化金属线-高分子聚合物层叠体。

22.一种摩擦发电机，其特征在于，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居间薄膜层中的至少一层，和/或第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层中的至少一层所用材料是由权利要求1-10任一项方法得到的一侧表面具有微纳结构的高分子薄膜，第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构，和/或第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层相对表面中的至少一个表面上具有微纳结构。

23.根据权利要求22所述的摩擦发电机，其特征在于，当第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层，和/或居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层不同时采用具有微纳结构的高分子薄膜时，不具有微纳结构的高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层所用材料选自聚酰亚胺薄膜、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。

24.根据权利要求22或23所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、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。

25.根据权利要求22或23所述的摩擦发电机，其特征在于，第一电极层和第二电极层是银纳米线膜或图形化金属线-高分子聚合物层叠体。