CN105207517B - 摩擦发电装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦发电装置及其制造方法，属于电子技术领域。所述摩擦发电装置包括：相对设置的第一基板及第二基板，在第一基板面向第二基板的一侧上，依次形成有第一电极和高分子绝缘层；在第二基板面向第一基板的一侧上，形成有第二电极；其中，第一电极与第二电极均由柔性导电材质制成，第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，高分子绝缘层与第二电极能够摩擦发电。本发明解决了摩擦发电装置无法适用于柔性设备的问题，并采用表面粗糙的柔性材料来提高器件性能，实现了使得摩擦发电装置适用于柔性设备的效果，本发明用于摩擦发电。

Description

摩擦发电装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种摩擦发电装置及其制造方法。

背景技术

随着电子技术的发展，通过摩擦而产生电能的摩擦发电装置得到了广泛的应用。

相关技术中，摩擦发电装置通常包括上电极和下电极。其中，上电极与下电极相对设置，上电极和下电极均为金属材质，且上电极面向下电极一侧上设置有高分子绝缘层。当上电极和下电极相向运动时，该上电极上的高分子绝缘层能够与下电极摩擦产生电能。

当该摩擦发电装置设置于柔性设备上，且为该柔性设备提供电能时，由于相关技术中摩擦发电装置的上电极和下电极均为延展性较差的金属材质，因此，摩擦发电装置的延展性较差，摩擦发电装置无法适用于柔性设备。

发明内容

为了解决摩擦发电装置无法适用于柔性设备的问题，本发明提供了一种摩擦发电装置及其制造方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种摩擦发电装置，所述摩擦发电装置包括：相对设置的第一基板和第二基板，

在所述第一基板面向所述第二基板的一侧上，依次形成有第一电极和高分子绝缘层；

在所述第二基板面向所述第一基板的一侧上，形成有第二电极；

其中，所述第一电极与所述第二电极均由柔性导电材质制成，所述第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，所述高分子绝缘层与所述第二电极能够摩擦发电。

可选的，由所述柔性导电材质制成的所述第一电极和所述第二电极表面的粗糙度均大于0.08μm。

可选的，所述柔性导电材质为纳米银，所述柔性绝缘材质为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。

可选的，所述第一电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极，所述第二电极包括沿所述第二基板的长度方向间隔设置的多个子电极，所述第一电极的子电极与所述第二电极的子电极交错排布，且所述高分子绝缘层与所述第二电极的子电极能够相接触。

可选的，所述第一基板和所述第二基板中任一基板上的电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述第一基板和所述第二基板中另一基板上的电极为平板形电极。

可选的，任一所述子电极为条状电极或棱形电极。

可选的，在所述第一基板面向所述第二基板的一侧上，形成有第一石墨烯薄膜；

在形成有所述第一石墨烯薄膜的第一基板上，依次形成有所述第一电极和所述高分子绝缘层；

在所述第二基板面向所述第一基板的一侧上，形成有第二石墨烯薄膜；

在形成有所述第二石墨烯薄膜的第二基板上，形成有所述第二电极。

可选的，所述第一基板与所述第二基板之间设置有弹性封框胶。

可选的，所述第一基板与所述第二基板之间设置有至少两个碳纳米管柱。

可选的，所述第一基板与所述第二基板之间设置有至少两个碳纳米管柱，

每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一基板面向所述第二基板的一侧相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第二石墨烯薄膜面向所述第一基板的一侧相接触；

或，每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一石墨烯薄膜面向所述第二基板的一侧相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第二基板面向所述第一基板的一侧相接触。

另一方面，提供了一种摩擦发电装置的制造方法，所述摩擦发电装置的制造方法包括；

在两个衬底基板上分别形成第一基板和第二基板；

在所述第一基板上形成第一电极；

在形成有所述第一电极的第一基板上形成高分子绝缘层；

在所述第二基板上形成第二电极；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一基板上形成所述第一电极的一侧面向所述第二基板，所述第二基板上形成所述第二电极的一侧面向所述第一基板；

剥离所述第一基板和所述第二基板对应的衬底基板；

其中，所述第一电极与所述第二电极均由柔性导电材质制成，所述第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，所述高分子绝缘层与所述第二电极能够摩擦发电。

可选的，由所述柔性导电材质制成的所述第一电极和所述第二电极表面的粗糙度均大于0.08μm。

可选的，所述柔性导电材质为纳米银，所述柔性绝缘材质为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。

可选的，所述在所述第一基板上形成第一电极，包括；

在所述第一基板上形成柔性导电材质层；

对所述第一基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成所述第一电极，所述第一电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述在所述第二基板上形成第二电极，包括：

在所述第二基板上形成柔性导电材质层；

对所述第二基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成所述第二电极，所述第二电极包括沿所述第二基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置，包括：

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一电极的子电极与所述第二电极的子电极交错排布，且所述高分子绝缘层与所述第二电极的子电极能够相接触。

可选的，所述第一基板和所述第二基板中任一基板上的电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述第一基板和所述第二基板中另一基板上的电极为平板形电极。

可选的，任一所述子电极为条状电极或棱形电极。

可选的，在所述第一基板上形成第一电极之前，所述摩擦发电装置的制造方法还包括；在所述第一基板上形成第一石墨烯薄膜；

所述在所述第一基板上形成第一电极包括：在形成有所述第一石墨烯薄膜的第一基板上形成所述第一电极；

在所述第二基板上形成第二电极之前，所述摩擦发电装置的制造方法还包括：在所述第二基板上形成第二石墨烯薄膜；

所述在所述第二基板上形成第二电极包括：

在形成有所述第二石墨烯薄膜的第二基板上形成所述第二电极。

可选的，所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置包括：

在所述第一基板或所述第二基板上设置弹性封框胶；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述弹性封框胶位于所述第一基板和所述第二基板之间。

可选的，所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置包括：

在所述第一基板或所述第二基板上设置至少两个碳纳米管柱；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述至少两个碳纳米管柱位于所述第一基板和所述第二基板之间。

可选的，在所述第一基板或所述第二基板上设置至少两个碳纳米管柱；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述至少两个碳纳米管柱位于所述第一基板和所述第二基板之间；

每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一基板面向所述第二基板的一侧相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第二石墨烯薄膜面向所述第一基板的一侧相接触，

或，每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一石墨烯薄膜面向所述第二基板的一侧相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第二基板面向所述第一基板的一侧相接触。

本发明提供了一种摩擦发电装置及其制造方法，摩擦发电装置中的第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种摩擦发电装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种摩擦发电装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的再一种摩擦发电装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种摩擦发电装置的制造方法的方法流程图；

图5-1是本发明实施例提供的另一种摩擦发电装置的制造方法的方法流程图；

图5-2是本发明实施例提供的一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-3是本发明实施例提供的另一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-4是本发明实施例提供的又一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-5是本发明实施例提供的再一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-6是本发明另一实施例提供的一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-7是本发明另一实施例提供的另一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-8是本发明另一实施例提供的又一种摩擦发电装置的局部结构示意图；

图5-9是本发明另一实施例提供的再一种摩擦发电装置的局部结构示意图。

其中：

0为摩擦发电装置，01为第一基板，02为第二基板，011为第一电极，0111为第一电极011的子电极，012为高分子绝缘层，021为第二电极，0211为第二电极021的子电极，013为第一石墨烯薄膜，022为第二石墨烯薄膜，03为弹性封框胶，04为碳纳米管柱。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种摩擦发电装置0，该摩擦发电装置0可以包括：相对设置的第一基板01和第二基板02。

在第一基板01面向第二基板02的一侧上，依次形成有第一电极011和高分子绝缘层012。在第二基板02面向第一基板01的一侧上，形成有第二电极021。其中，第一电极011与第二电极021均由柔性导电材质制成，第一基板01和第二基板02的材质均由柔性绝缘材质制成。该第一基板01上的高分子绝缘层012与第二基板02上的第二电极021能够摩擦发电。

综上所述，由于本发明提供的摩擦发电装置中，该第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

示例的，在该第一基板01和第二基板02相向运动时，该第一基板01上的高分子绝缘层012能够与该第二基板02上的第二电极021相接触，且该高分子绝缘层012与该第二电极021之间能够通过摩擦产生电能。可选的，如图2所示，由该柔性导电材质制成的第一电极011和第二电极021的表面的粗糙度均可以大于0.08μm(微米)，即由该柔性导电材质制成的第一电极011的表面和第二电极021的表面的粗糙度均可以大于相关技术中由铜制成的电极表面的粗糙度。可选的，该柔性导电材质可以为纳米银，该柔性绝缘材质可以为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(英文：Polyethylene terephthalate；简称：PET)。该第一电极011和该第二电极021的由纳米银制成，由于纳米银的表面较为粗糙，形成于第一电极011表面的高分子绝缘层的表面也较为粗糙。在该第一基板01上的高分子绝缘层012与第二基板02上第二电极021进行摩擦时，该高分子绝缘层012与第二电极021之间的摩擦力较大，该高分子绝缘层012与第二电极021通过摩擦产生的电能较多。

如图3所示，该第一电极011可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极0111，第二电极021包括沿第二基板02的长度方向间隔设置的多个子电极0211，且该第一电极011的子电极0111与第二电极021的子电极0211交错排布，且形成于该第一电极011上的高分子绝缘层012与第二电极021的子电极0211能够相接触。由于第一电极011和第二电极021均包括多个子电极，使得该第一电极011和第二电极021的表面为不平整的表面，形成于该第一电极011上的高分子绝缘层012的表面为不平整的表面，因此，在第一基板01上的高分子绝缘层012和第二基板02上的第二电极021进行摩擦时，增加了高分子绝缘层012与第二电极021之间的摩擦力，进一步的增加了该高分子绝缘层012与第二电极021通过摩擦产生的电能。

可选的，该第一电极01和第二电极02中可以存在一个电极不包括子电极，即该第一基板01和第二基板02中任一基板上的电极可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极，该第一基板01和第二基板02中另一基板上的电极为平板形电极。示例的，该第一基板01上的第一电极011可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极0111，第二基板02上的第二电极021为平板形电极；或者，第二基板02上的第二电极021可以包括沿第二基板02的长度方向间隔设置的多个子电极0211，该第一基板01上的第一电极011为平板形电极。可选的，本发明实施例中的任一子电极可以为条状电极或棱形电极。

请参考图3，在第一基板01面向第二基板02的一侧上，可以形成有第一石墨烯薄膜013，在形成有第一石墨烯薄膜013的第一基板01上，依次形成有该第一电极011和高分子绝缘层012；在第二基板02面向第一基板01的一侧上，可以形成有第二石墨烯薄膜022，在形成有第二石墨烯薄膜022的第二基板02上，可以形成有第二电极021。一方面，由于石墨烯薄膜为柔性材质，具有延展性，因此该石墨烯薄膜能够适用于柔性设备，另一方面，该第一电极形成于该第一石墨烯薄膜上，第二电极形成于第二石墨烯薄膜上，高分子绝缘层和第二电极进行摩擦能够产生电能，该高分子绝缘层上的电能能够从该第一电极传输至该第一石墨烯薄膜上，该第二电极上产生的电能能够传输至该第二石墨烯薄膜上，在需要获取该摩擦发电装置上产生的电能时，可以直接从第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜上获取，另外，由于石墨烯具有较好的导电性，使得石墨烯薄膜能够快速有效的传递电能。

第一基板01与第二基板02之间还可以设置有弹性封框胶03，示例的，该弹性封框胶03能够将第一基板01和第二基板02进行密封，防止了设置在该第一基板01和第二基板02之间的部件受到外界的腐蚀影响，提高该摩擦发电装置的稳定性。该第一基板01与第二基板02之间还可以设置有至少两个碳纳米管柱04，可选的，图3所示的摩擦发电装置0中，以第一基板01和第二基板02之间设置有两个碳纳米管柱04为例。在该第一基板01和第二基板02之间设置的碳纳米管柱04能够对该第一基板01和第二基板02起到支撑的作用。由于该弹性封框胶03和碳纳米管柱04均具有延展性，因此，该弹性封框胶03和碳纳米管柱04均适用于柔性设备。

如图3所示，每个碳纳米管柱04的一端可以与第一基板01面向第二基板02的一侧相接触，每个碳纳米管柱04的另一端可以与第二石墨烯薄膜022面向第一基板01的一侧相接触。需要说明的是，图3所示的摩擦发电装置中，每个碳纳米管柱04还可以为另一种设置方法，如每个碳纳米管柱04的一端可以与第一石墨烯薄膜013面向第二基板02的一侧相接触，每个碳纳米管柱04的另一端可以与第二基板02面向第一基板01的一侧相接触。

相关技术中，在获取摩擦发电装置上产生的电能时，通过在第一电极和第二电极上分别连接一条导线，将第一电极和第二电极上的电能传输至该摩擦发电装置外。本发明实施例中，该第一电极与第一石墨烯薄膜相连接，该第二电极与第二石墨烯薄膜相连接，该高分子绝缘层上产生的电能能够通过第一电极传输至该第一石墨烯薄膜上，该第二电极上的电能能够传输至该第二石墨烯薄膜上。

在第一石墨烯薄膜与碳纳米管柱相接触，且第二石墨烯薄膜与碳纳米管柱不相接触时，仅仅需要将一根导线与第二石墨烯薄膜相连接，将一根导线与碳纳米管柱相连接，即可将传输至该第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜上的电能传输至该摩擦发电装置外。在第二石墨烯薄膜与碳纳米管柱相接触，第一石墨烯薄膜与碳纳米管柱不相接触时，由于石墨烯薄膜和碳纳米管柱均具有较好的导电性，因此仅仅需要将一根导线与第一石墨烯薄膜相连接，将一根导线与碳纳米管柱相连接，即可将传输至该第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜上的电能传输至该摩擦发电装置外。由于相较于将导线与石墨烯薄膜相连接，将导线与碳纳米管柱相连接较容易，因此，在该第一电极和第二电极之间设置碳纳米管柱，且该碳纳米管柱与该第一石墨烯薄膜或第二石墨烯薄膜相接触，简化了该摩擦发电装置的制造工艺。

在第一基板和第二基板受到外力作用相向运动时，由于该碳纳米管柱具有延展性，因此该碳纳米管柱能够在第一基板和第二基板的挤压下压缩，当该第一基板和第二基板相向运动至绝缘高分子绝缘层及第二电极相接触时，该绝缘高分子绝缘层和第二电极能够进行摩擦发电。当该第一基板和第二基板上的外力撤销后，该碳纳米管柱在自身弹性力的作用下回复到初始状态，从而带动第一基板及第二基板恢复到初始位置，使得该高分子绝缘层与该第二电极分离。由于该第一电极和第二电极均包括多个子电极，即该第一电极和第二电极的表面不平整，形成于该第一电极上的高分子绝缘层的表面不平整，当该高分子绝缘层与该第二电极相接触时，该高分子绝缘层与该第二电极的接触面积较小，因此，该高分子绝缘层与该第二电极能够快速的分离，以便于该第一基板和第二基板再次受到外力而相向运动，使得该高分子绝缘层和该第二电极能够快速的再一次进行摩擦发电。

在该高分子绝缘层与第二电极摩擦发电的过程中，该高分子绝缘层还可以与第二石墨烯薄膜相接触，与第二石墨烯薄膜进行摩擦发电。在该摩擦发电装置中，由于第一石墨烯薄膜的表面、纳米银材质的第一电极的表面、高分子绝缘层的表面、第二石墨烯薄膜的表面、纳米银材质的第二电极的表面均为粗糙的表面，高分子绝缘层与第二电极、高分子绝缘层与第二石墨烯薄膜之间的摩擦力较大，因此，该摩擦发电装置通过摩擦产生的电能较多。进一步的，由于该石墨烯薄膜和形成于石墨烯薄膜表面的纳米银材质的电极均具有粗糙的表面，因此，该石墨烯薄膜能够与该纳米银充分接触，该纳米银材质的电极能够快速的将电极上的电能传输至该石墨烯薄膜上。在高分子绝缘层与第二电极摩擦产生电能，以及高分子绝缘层与第二石墨烯薄膜摩擦产生电能后，高分子绝缘层上的电能可以存储至该第一石墨烯薄膜上，第二电极以及该第二石墨烯薄膜产生的电能存储在该第二石墨烯薄膜上。可以通过另一根导线连接至碳纳米管柱，获取与碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上存储的电能；通过一根导线连接至不与碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上，获取不与该碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上的电能。

需要说明的是，由于本发明实施例提供的摩擦发电装置中，第一基板、第一石墨烯薄膜、第一电极、高分子绝缘层、第二基板、第二石墨烯薄膜、第二电极、弹性封框胶、碳纳米管柱均具有延展性，因此，本发明实施例提供的摩擦发电装置具有延展性，能适用于柔性设备。

综上所述，由于本发明提供的摩擦发电装置中，该第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

如图4所示，本发明实施例提供了一种摩擦发电装置的制造方法，该摩擦发电装置的制造方法可以包括：

步骤401、在两个衬底基板上分别形成第一基板和第二基板。

步骤402、在第一基板上形成第一电极。

步骤403、在形成有第一电极的第一基板上形成高分子绝缘层。

步骤404、在第二基板上形成第二电极。

步骤405、将第一基板和第二基板相对设置，使得第一基板上形成第一电极的一侧面向第二基板，第二基板上形成第二电极的一侧面向第一基板。

步骤406、剥离第一基板和第二基板对应的衬底基板。

其中，第一电极与第二电极均由柔性导电材质制成，第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，高分子绝缘层与第二电极能够摩擦发电。

综上所述，由于本发明提供的摩擦发电装置的制造方法所制造的摩擦发电装置中，第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

可选的，由柔性导电材质制成的第一电极和第二电极表面的粗糙度均大于0.08μm。柔性导电材质为纳米银，柔性绝缘材质为聚酰亚胺或者PET。

步骤402可以包括：在第一基板上形成柔性导电材质层；对第一基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成第一电极，第一电极包括沿第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极。

步骤404可以包括：在第二基板上形成柔性导电材质层；对第二基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成第二电极，第二电极包括沿第二基板的长度方向间隔设置的多个子电极。

步骤405可以包括：将第一基板和第二基板相对设置，使得第一电极的子电极与第二电极的子电极交错排布，且高分子绝缘层与第二电极的子电极能够相接触。

可选的，第一基板和第二基板中任一基板上的电极包括沿第一基板的长度方向可以间隔设置的多个子电极；第一基板和第二基板中另一基板上的电极为可以平板形电极。示例的，任一子电极可以为条状电极或棱形电极。

在步骤402之前，该摩擦发电装置的制造方法还可以包括：在第一基板上形成第一石墨烯薄膜；步骤402可以包括：在形成有第一石墨烯薄膜的第一基板上形成第一电极；

在步骤404之前，摩擦发电装置的制造方法还包括：在第二基板上形成第二石墨烯薄膜；步骤404可以包括：在形成有第二石墨烯薄膜的第二基板上形成第二电极。

示例的，步骤405可以包括：在第一基板或第二基板上设置弹性封框胶；将第一基板和第二基板相对设置，使得弹性封框胶位于第一基板和第二基板之间。

步骤405可以包括：在第一基板或第二基板上设置至少两个碳纳米管柱；将第一基板和第二基板相对设置，使得至少两个碳纳米管柱位于第一基板和第二基板之间。

每个碳纳米管柱的一端与第一基板面向第二基板的一侧相接触，每个碳纳米管柱的另一端与第二石墨烯薄膜面向第一基板的一侧相接触；或，每个碳纳米管柱的一端与第一石墨烯薄膜面向第二基板的一侧相接触，每个碳纳米管柱的另一端与第二基板面向第一基板的一侧相接触。

综上所述，由于本发明提供的摩擦发电装置的制造方法所制造的摩擦发电装置中，第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

如图5-1所示，本发明实施例提供了另一种摩擦发电装置的制造方法，该摩擦发电装置的制造方法可以包括：

步骤501、在两个衬底基板上分别形成第一基板和第二基板。

如图5-2所示，可以在一个衬底基板M上形成柔性绝缘材质的第一基板01。如图5-3所示，可以在另一个衬底基板M上形成柔性绝缘材质的第二基板02。示例的，该衬底基板M可以为玻璃基板，可选的，该柔性绝缘材质可以为聚酰亚胺或者PET。在衬底基板上形成第一基板或第二基板的具体步骤可以参考现有技术中在衬底基板上形成第一基板或第二基板的具体步骤，本发明实施例在此不做赘述。

步骤502、在第一基板上形成第一石墨烯薄膜。

可选的，可以通过涂覆、磁控溅射、热蒸发或者化学气相沉积等方法在该第一基板01上形成如图5-4所示的第一石墨烯薄膜013。

步骤503、在形成有第一石墨烯薄膜的第一基板上形成第一电极。

示例的，第一电极可以由柔性导电材质制成，由该柔性导电材质制成的第一电极011的表面的粗糙度可以大于0.08μm，即由该柔性导电材质制成的第一电极011的表面的粗糙度可以大于相关技术中由铜制成的电极表面的粗糙度。可选的，该柔性导电材质可以为纳米银，需要说明的是，该柔性导电材质还可以为其他材质，本发明实施例对此不做限定。实际应用中，可以首先在形成有第一石墨烯薄膜013的第一基板01上形成一层纳米银薄膜，然后对第一基板01上形成的纳米银薄膜采用一次构图工艺，形成如图5-5所示的第一电极011，该第一电极011可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极0111，该一次构图工艺可以包括：涂覆光刻胶、曝光、显影、刻蚀、剥离等。

步骤504、在形成有第一电极的第一基板上形成高分子绝缘层。

在第一基板01上形成第一电极011之后，可以在该第一基板01上通过涂覆、磁控溅射、热蒸发或者化学气相沉积等方法在形成有第一电极011的第一基板01上形成如图5-6所示的高分子绝缘层012。

步骤505、在第二基板上形成第二石墨烯薄膜。

示例的，可以通过涂覆、磁控溅射、热蒸发或者化学气相沉积等方法在该第二基板02上形成如图5-7所示的第二石墨烯薄膜022。

步骤506、在形成有第二石墨烯薄膜的第二基板上形成第二电极。

示例的，第二电极可以由柔性导电材质制成，由该柔性导电材质制成的第二电极021的表面的粗糙度可以大于0.08μm，即由该柔性导电材质制成的第二电极021的表面的粗糙度可以大于相关技术中由铜制成的电极表面的粗糙度。可选的，该柔性导电材质可以为纳米银，需要说明的是，该柔性导电材质还可以为其他材质，本发明实施例对此不做限定。实际应用中，可以首先在形成有第二石墨烯薄膜022的第二基板02上形成一层纳米银薄膜，然后对第二基板02上形成的纳米银薄膜采用一次构图工艺，形成如图5-8所示的第二电极021，该第二电极021可以包括沿第二基板02的长度方向间隔设置的多个子电极0211，该一次构图工艺可以包括：涂覆光刻胶工、曝光、显影、刻蚀、剥离等。

步骤507、将第一基板和第二基板相对设置。

在第一基板01上形成第一石墨烯薄膜013、第一电极011和高分子绝缘层012，在第二基板02上形成第二石墨烯薄膜022和第二电极021之后，可以将该第一基板01和第二基板02相对设置，形成如图5-9所示的结构，使得第一基板01上形成第一电极011的一侧面向第二基板02，第二基板02上形成第二电极021的一侧面向第一基板01，且第一电极011的子电极0111与第二电极021的子电极0211交错排布，且形成于该第一电极011上的高分子绝缘层012与第二电极021的子电极0211能够相接触。

需要说明的是，该第一电极01和第二电极02中可以存在一个电极不包括子电极，即该第一基板01和第二基板02中任一基板上的电极可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极；第一基板01和第二基板02中另一基板上的电极为平板形电极。示例的，该第一基板01上的第一电极011可以包括沿第一基板01的长度方向间隔设置的多个子电极0111，第二基板02上的第二电极021为平板形电极；或者，第二基板02上的第二电极021可以包括沿第二基板02的长度方向间隔设置的多个子电极0211，该第一基板01上的第一电极011为平板形电极。可选的，本发明实施例中的任一子电极可以为条状电极或棱形电极。

可选的，在将第一基板01和第二基板02相对设置之前，还可以在第一基板01或第二基板02上设置弹性封框胶03，并在将第一基板01和第二基板02相对设置时，使得弹性封框胶03位于第一基板01和第二基板03之间，使得该弹性封框胶03将第一基板01和第二基板02进行密封，防止设置在该第一基板01和第二基板02之间的部件受到外界的腐蚀影响，提高了该摩擦发电装置的稳定性。

示例的，在将第一基板01和第二基板02相对设置之前，还可以在第一基板01或第二基板02上设置至少两个碳纳米管柱04，并在将第一基板01和第二基板02相对设置时，使得该至少两个碳纳米管柱04均位于第一基板01和第二基板02之间。可选的，该至少两个碳纳米管柱04中的每个碳纳米管柱04的一端可以与第一基板01面向第二基板02的一侧相接触，每个碳纳米管柱04的另一端可以与第二石墨烯薄膜022面向第一基板01的一侧相接触。相应的，步骤502中在第一基板上形成的第一石墨烯薄膜的长度，可以小于步骤505中在第二基板上形成的第二石墨烯薄膜的长度，以便于在步骤507中将该第一基板和第二基板相对设置时，使得该至少两个碳纳米管柱04中的每个碳纳米管柱04的一端可以与第一基板01面向第二基板02的一侧相接触，每个碳纳米管柱04的另一端可以与第二石墨烯薄膜022面向第一基板01的一侧相接触。

需要说明的是，每个碳纳米管柱04还可以为另一种设置方法，如每个碳纳米管柱04的一端可以与第一石墨烯薄膜013面向第二基板02的一侧相接触，每个碳纳米管柱04的另一端可以与第二基板02面向第一基板01的一侧相接触。

相关技术中，在获取摩擦发电装置上产生的电能时，通过在第一电极和第二电极上分别连接一条导线，将第一电极和第二电极上的电能传输至该摩擦发电装置外。本发明实施例中，该第一电极与第一石墨烯薄膜相连接，该第二电极与第二石墨烯薄膜相连接，该高分子绝缘层上产生的电能能够通过第一电极传输至该第一石墨烯薄膜上，该第二电极上的电能能够传输至该第二石墨烯薄膜上。

在第一石墨烯薄膜与碳纳米管柱相接触，且第二石墨烯薄膜与碳纳米管柱不相接触时，仅仅需要将一根导线与第二石墨烯薄膜相连接，将一根导线与碳纳米管柱相连接，即可将传输至该第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜上的电能传输至该摩擦发电装置外。在第二石墨烯薄膜与碳纳米管柱相接触，第一石墨烯薄膜与碳纳米管柱不相接触时，由于石墨烯薄膜和碳纳米管柱均具有较好的导电性，因此仅仅需要将一根导线与第一石墨烯薄膜相连接，将一根导线与碳纳米管柱相连接，即可将传输至该第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜上的电能传输至该摩擦发电装置外。由于相较于将导线与石墨烯薄膜相连接，将导线与碳纳米管柱相连接较容易，因此，在该第一电极和第二电极之间设置碳纳米管柱，且该碳纳米管柱与该第一石墨烯薄膜或第二石墨烯薄膜相接触，简化了该摩擦发电装置的制造工艺。

在第一基板和第二基板受到外力作用相向运动时，由于该碳纳米管柱具有延展性，因此该碳纳米管柱能够在第一基板和第二基板的挤压下压缩，当该第一基板和第二基板相向运动至绝缘高分子绝缘层及第二电极相接触时，该绝缘高分子绝缘层和第二电极能够进行摩擦发电。当该第一基板和第二基板上的外力撤销后，该碳纳米管柱在自身弹性力的作用下回复到初始状态，从而带动第一基板及第二基板恢复到初始位置，使得该高分子绝缘层与该第二电极分离。由于该第一电极和第二电极均包括多个子电极，即该第一电极和第二电极的表面不平整，形成于该第一电极上的高分子绝缘层的表面不平整，当该高分子绝缘层与该第二电极相接触时，该高分子绝缘层与该第二电极的接触面积较小，因此，该高分子绝缘层与该第二电极能够快速的分离，以便于该第一基板和第二基板再次受到外力而相向运动，使得该高分子绝缘层和该第二电极能够快速的再一次进行摩擦发电。

在该高分子绝缘层与第二电极摩擦发电的过程中，该高分子绝缘层还可以与第二石墨烯薄膜相接触，与第二石墨烯薄膜进行摩擦发电。在该摩擦发电装置中，由于第一石墨烯薄膜的表面、纳米银材质的第一电极的表面、高分子绝缘层的表面、第二石墨烯薄膜的表面、纳米银材质的第二电极的表面均为粗糙的表面，高分子绝缘层与第二电极、高分子绝缘层与第二石墨烯薄膜之间的摩擦力较大，因此，该摩擦发电装置通过摩擦产生的电能较多。进一步的，由于该石墨烯薄膜和形成于石墨烯薄膜表面的纳米银材质的电极均具有粗糙的表面，因此，该石墨烯薄膜能够与该纳米银充分接触，该纳米银材质的电极能够快速的将电极上的电能传输至该石墨烯薄膜上。在高分子绝缘层与第二电极摩擦产生电能，以及高分子绝缘层与第二石墨烯薄膜摩擦产生电能后，高分子绝缘层上的电能可以存储至该第一石墨烯薄膜上，第二电极以及该第二石墨烯薄膜产生的电能存储在该第二石墨烯薄膜上。可以通过另一根导线连接至碳纳米管柱，获取与碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上存储的电能；通过一根导线连接至不与碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上，获取不与该碳纳米管柱相接触的石墨烯薄膜上的电能。

需要说明的是，由于本发明实施例提供的摩擦发电装置中，第一基板、第一石墨烯薄膜、第一电极、高分子绝缘层、第二基板、第二石墨烯薄膜、第二电极、弹性封框胶、碳纳米管柱均具有延展性，因此，本发明实施例提供的摩擦发电装置具有延展性，能适用于柔性设备。

步骤508、剥离第一基板和第二基板对应的衬底基板。

在将该第一基板01和第二基板02相对设置之后，可以将该第一基板01和第二基板02对应的衬底基板M进行剥离，形成如图3所示的结构。

综上所述，由于本发明提供的摩擦发电装置的制造方法所制造的摩擦发电装置中，第一电极和第二电极均由柔性导电材质制成，该第一基板和第二基板均由柔性导电材质制成，且该高分子绝缘层的延展性较好，该第一基板上的高分子绝缘层与该第二基板上的第二电极能够进行摩擦发电，因此，在该摩擦发电装置能够进行摩擦发电的基础上，提高了该摩擦发电装置的延展性，使得该摩擦发电装置能够适用于柔性设备。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种摩擦发电装置，其特征在于，所述摩擦发电装置包括：相对设置的第一基板和第二基板，

在所述第一基板面向所述第二基板的一侧上，依次形成有第一石墨烯薄膜、第一电极和高分子绝缘层；

在所述第二基板面向所述第一基板的一侧上，依次形成有第二石墨烯薄膜和第二电极；

所述第一基板与所述第二基板之间设置有至少两个碳纳米管柱，每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一基板和所述第二基板中的一个基板相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第一基板和所述第二基板中的另一个基板上形成的石墨烯薄膜相接触；

其中，所述第一电极与所述第二电极均由柔性导电材质制成，所述第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，所述高分子绝缘层与所述第二电极能够摩擦发电。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，

由所述柔性导电材质制成的所述第一电极和所述第二电极表面的粗糙度均大于0.08μm。

3.根据权利要求1或2所述的摩擦发电装置，其特征在于，

所述柔性导电材质为纳米银，所述柔性绝缘材质为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。

4.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，

所述第一电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极，所述第二电极包括沿所述第二基板的长度方向间隔设置的多个子电极，所述第一电极的子电极与所述第二电极的子电极交错排布，且所述高分子绝缘层与所述第二电极的子电极能够相接触。

5.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，

所述第一基板和所述第二基板中任一基板上的电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述第一基板和所述第二基板中另一基板上的电极为平板形电极。

6.根据权利要求4或5所述的摩擦发电装置，其特征在于，任一所述子电极为条状电极或棱形电极。

7.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，

所述第一基板与所述第二基板之间设置有弹性封框胶。

8.一种摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，所述摩擦发电装置的制造方法包括：

在两个衬底基板上分别形成第一基板和第二基板；

在所述第一基板上形成第一石墨烯薄膜；

在所述第一基板上形成第一电极；

在形成有所述第一电极的第一基板上形成高分子绝缘层；

在所述第二基板上形成第二石墨烯薄膜；

在所述第二基板上形成第二电极；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一基板上形成所述第一电极的一侧面向所述第二基板，所述第二基板上形成所述第二电极的一侧面向所述第一基板；

剥离所述第一基板和所述第二基板对应的衬底基板；

其中，所述第一电极与所述第二电极均由柔性导电材质制成，所述第一基板和第二基板的材质均由柔性绝缘材质制成，所述高分子绝缘层与所述第二电极能够摩擦发电；

所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置包括：

在所述第一基板或所述第二基板上设置至少两个碳纳米管柱；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述至少两个碳纳米管柱位于所述第一基板和所述第二基板之间，每个所述碳纳米管柱的一端与所述第一基板和所述第二基板中的一个基板相接触，每个所述碳纳米管柱的另一端与所述第一基板和所述第二基板中的另一个基板上形成的石墨烯薄膜相接触。

9.根据权利要求8所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，

由所述柔性导电材质制成的所述第一电极和所述第二电极表面的粗糙度均大于0.08μm。

10.根据权利要求8或9所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，

所述柔性导电材质为纳米银，所述柔性绝缘材质为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。

11.根据权利要求8所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，

所述在所述第一基板上形成第一电极，包括：

在所述第一基板上形成柔性导电材质层；

对所述第一基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成所述第一电极，所述第一电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述在所述第二基板上形成第二电极，包括：

在所述第二基板上形成柔性导电材质层；

对所述第二基板上形成的柔性导电材质层采用一次构图工艺，形成所述第二电极，所述第二电极包括沿所述第二基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置，包括：

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一电极的子电极与所述第二电极的子电极交错排布，且所述高分子绝缘层与所述第二电极的子电极能够相接触。

12.根据权利要求8所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，

所述第一基板和所述第二基板中任一基板上的电极包括沿所述第一基板的长度方向间隔设置的多个子电极；

所述第一基板和所述第二基板中另一基板上的电极为平板形电极。

13.根据权利要求11或12所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，任一所述子电极为条状电极或棱形电极。

14.根据权利要求8所述的摩擦发电装置的制造方法，其特征在于，所述将所述第一基板和所述第二基板相对设置包括：

在所述第一基板或所述第二基板上设置弹性封框胶；

将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述弹性封框胶位于所述第一基板和所述第二基板之间。