CN105262365B - 一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机，包括：被固定在基底上单元数n的弹性塑料片相互形成的发电机数为n‑1(n为边单位数)草丛结构的纳米发电机，其中，每片弹性塑料片的正反面分别为摩擦极性序列相差较大的材料互相充当接触电极和背电极且每片弹性塑料片按摩擦极性序列顺序交错排列；在外界风力作用下，所有的单元发电机的摩擦极性相差较大的表面接触和分离，因而有脉冲电信号输出。本发明的发电机可以将自然界、高速公路、隧道等形成的风能转变为电能。

Description

一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别是涉及将风能产生的机械能转化为电能的草丛结构的纳米摩擦发电机。

背景技术

风能作为自然界中最重要的可再生能源之一，它是由太阳辐射热引起的。太阳辐射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中,虽只有约2％转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球风能约为2.74×l0⁹MW,其中可利用的风能为2.74×l0⁷MW,比地球上可开发利用的水能的总量还要大10倍。但目前由于涡轮式风力发电机昂贵的价格，较为庞大的体积及质量，这些风能虽然广泛存在，但是没有被有效的收集手段加以利用，通常大量被浪费。

目前，风能转化为电能的发电机所利用的原理主要有静电感应，电磁感应和特殊材料的压电性能、静电脉冲发电机等。然而，已经发明的静电感应发电机，存在体积大、适用性窄等缺点，电磁感应发电机和压电发电机则普遍存在结构复杂，对材料有特殊要求和成本较高等缺陷。静电脉冲发电机在小型化和轻量化方面有所不足，输出功率密度较小，不能满足对各种振动机械能收集的需要。

发明内容

本发明涉及一种可以将自然界、高速公路、隧道等等形式的风能转化为电能的结构简单的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，能够为微型电子器件如航标、路标、警示牌等提供匹配的电源。

为实现上述目的，本发明提供一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机，包括：

一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，包括：被固定在基底上n条的弹性塑料片相互形成的发电机数为n-1草丛结构单元构成纳米发电机的一个发电单元；

在任一相邻两弹性塑料片构成的草丛结构单元中，立于塑料片衬底105上的两片弹性塑料片分别包括：第一电极层101和第一摩擦层102、第二电极层103和第二摩擦层104，两片弹性塑料薄膜插在塑料片衬底上105形成草丛结构的纳米发电机；每片弹性塑料片按摩擦极性序列顺序交错排列,固定在基底上的弹性塑料片相互作用形成自由接触和分离的草丛结构；弹性塑料片的绝缘材料摩擦层的表面设置有微结构阵列修饰层；

所述发电机在外界风力作用下，所有的单元发电机的摩擦极性相差较大的表面接触和分离，因而有脉冲电信号输出，发电机的n-1发电单元通过外电路并联起来汇集发电机的输出电流。

这样，第一电极层101充当背电极，另一片塑料薄膜有第二电极层103，第二电极层103的上表面接触设置有第二摩擦层104。发电机受到外力作用(风力作用)时，使得草丛结构的纳米摩擦风能发电机闭合弯曲形变发生接触及滑动，使发电单元的第一摩擦层102与第二电极层103接触和摩擦，在第一电极层101与第二电极层103之间有脉冲电信号输出所述每片弹性塑料片的正反面分别为摩擦极性序列相差较大的材料互相充当接触电极和背电极。在外界风力作用下，所有的单元发电机的摩擦极性相差较大的表面接触和分离，因而有脉冲电信号输出

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、本发明提供的草丛结构的纳米摩擦风能发电机采用最新的纳米摩擦发电技术，相对于传统造价昂贵，体积及质量庞大的涡轮式风能发电机，它在增强发电适用性，大大的降低成本的同时仍然能保持非常有益的功率的输出。

2、本发明提供的草丛结构的纳米摩擦风能发电机采用单元数n的塑料片相互作用形成的发电机数为n-1(n为边单位数)草丛结构的纳米发电机，因此，柔性塑料片衬底的两面分别为背电极和接触电极提供载体，使得发电机数目成的n-1倍增长，能够有效增加草丛结构的纳米摩擦风能发电机的电流输出，从而有效地将振动机械能转变为电能。

3、采用具有一定机械强度、绝缘性能以及抵消单元发电机之间的电场影响的弹性高分子塑料片作为草丛结构的纳米摩擦风能发电机的主要框架，成本低廉。

3、对于采用纳米线阵列作为发电机的接触面，不但可以增加接触面积，而且纳米线外壁与导电面的滑动增强发电机的摩擦起电效果，杂化了接触起电效应和摩擦起电效应，从而大大地提高了发电机的输出功率。

4、本发明的发电机结构简单，制备方法简单，对材料无特殊要求，可以收集自然界、高速公路、隧道等产生的风能转变为电能，具有广泛的实际用途。

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为本发明发电机的结构示意图；

图2为实施例二在柔性塑料薄膜表面设置微结构阵列修饰层的表面形貌经50000倍放大后的扫描电子显微镜图谱。

图3、图4、图5和图6为本发明发电机实施例二的结构模型照片；

图7、图8和图9分别为纳米发电机单元数为n＝1,n＝2和n＝4的草丛结构的纳米摩擦风能发电机的开路电压测量结果；

图10、图11和图12为单位边长为n＝1,n＝2和n＝3的蜂窝式发电机的短路电流测量结果；

具体实施方式

风能作为自然界中最重要的可再生能源之一，它是由太阳辐射热引起的。太阳辐射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中,虽只有约2％转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球风能约为2.74×l0⁹MW,其中可利用的风能为2.74×l0⁷MW,比地球上可开发利用的水能的总量还要大10倍。但目前由于涡轮式风力发电机昂贵的价格，较为庞大的体积及质量，这些风能虽然广泛存在，但是没有被有效的收集手段加以利用，通常大量被浪费。

下面结合附图和实施例详细介绍本发明悬臂式脉冲发电机的具体实施方式。

实施例一：

参见图1，草丛结构的纳米摩擦风能发电机包括塑料片衬底105、两片弹性塑料片分别包括第一电极层101和第一摩擦层102、第二电极层103和第二摩擦层104，塑料片衬底105按塑料片形状剪切，形成草丛结构的纳米发电机。

塑料片衬底105具有一定机械强度，厚度和弹性，两片弹性塑料薄膜插在塑料片衬底上105形成草丛结构的纳米发电机；其中，塑料薄膜的正反面设置有第一电极层101，第一摩擦层102，此时，第一电极层101充当背电极，另一片塑料薄膜有第二电极层103，第二电极层103的上表面接触设置有第二摩擦层104。发电机受到外力作用(风力作用)时，使得草丛结构的纳米摩擦风能发电机闭合弯曲形变发生接触及滑动，使发电单元的第一摩擦层102与第二电极层103接触和摩擦，在第一电极层101与第二电极层103之间有脉冲电信号输出。

本发明的草丛结构的纳米摩擦风能发电机中，第一摩擦层102与第二电极层103可以完全接触及滑动后完全分开，也可以部分接触及滑动后分开，也就使其接触面积发生不断的变化。

本发明的草丛结构的纳米摩擦风能发电机利用了具有不同摩擦电极序的摩擦层材料接触时发生表面电荷转移的原理。本发明中所述的“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。需要说明的是，摩擦电极序只是一种基于经验的统计结果，即两种材料在该序列中相差越远，接触后所产生电荷的正负性和该序列相符合的几率就越大，而且实际的结果受到多种因素的影响，比如材料表面粗糙度、环境湿度和是否有相对摩擦等。本发明人发现如果两种材料在摩擦电极序中处于较接近的位置，接触后电荷分布的正负性可能并不符合该序列的预测。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，因此，从严格意义上讲，摩擦电极序的表述是不准确的，但由于历史原因而一直沿用至今。

本发明中所述的“接触电荷”，是指在两种摩擦电极序极性存在差异的材料在接触并分离后其表面所带有的电荷，一般认为，该电荷只分布在材料的表面，分布最大深度不过约为10纳米。研究发现，该电荷能够保持较长的时间，根据环境中湿度等因素，其保持时间在数小时甚至长达数天，而且其消失的电荷量可以通过再次接触得以补充，因此，本发明人认为，在本发明中接触电荷的电量可以近似认为保持恒定。需要说明的是，接触电荷的符号是净电荷的符号，即在带有正接触电荷的材料表面的局部地区可能存在负电荷的聚集区域，但整个表面净电荷的符号为正。

本发明的发电机中，第一摩擦层和第二电极层的材料选择，只要满足：第一摩擦层材料与第二电极层材料存在摩擦电极序差异。本发明的发电机相当于第一电极层101、第一摩擦层102、第二摩擦层104和第二电极层103形成摩擦纳米发电单元，由阵列式结构构成n-1个相同的纳米发电单元。本发明的发电机包含的两个摩擦纳米发电机可以通过外电路进行并联或串联，可以获得较高的输出功率。

所述的第一摩擦纳米发电单元工作原理说明：第一摩擦层102和第二电极层103是2种存在摩擦电极序差的材料，在外力作用的状态下，草丛结构塑料片闭合，第一摩擦层102和第二电极层103相互接触，所以在接触时发生表面电荷转移，形成一层表面接触电荷。由于第一摩擦层102和第二电极层103的材料在摩擦电极序中的位置不同，第二电极层103表面产生正电荷，而第一摩擦层102表面产生负电荷，两种电荷的电量大小相同，因此在第一电极层101和第二电极层103之间没有电势差，也就没有电荷流动。一旦受到外力作用使草丛结构塑料片分开，第一摩擦层102和第二摩擦层104之间的缝隙逐渐增大，此时由第一电极层101和摩擦层102所构成的整体具有净剩负电荷，而第二电极层103和第二摩擦层104所构成的整体具有净剩正电荷，因此在第一电极层101和第二电极层103之间产生了电势差。为平衡该电势差，电子通过外接导线由第二电极层103流入第一电极层101，从而在外电路产生由第一电极层到第二电极层的瞬时电流，当第一摩擦层101与第二摩擦层104之间的夹角达到最大，二者的电荷都达到平衡，在第一电极层101和第二电极层104 之间没有电势差，在外电路也就没有电流产生。当蜂窝式结构塑料片逐渐闭合,第一摩擦层102和第二摩擦层104之间的缝隙又逐渐减小，由于第一摩擦层102与第二电极层103的间距变小，第二电极层103表面的负电荷对第一电极层101中负电荷的排斥作用增强，由此导致第一电极层101和第二电极层103之间的电势差减小。为进一步平衡该电势差，电子通过外电路由第一电极层101流入第二电极层104，从而在外电路产生与第一次方向相反的瞬时电流。当草丛结构塑料片完全闭合，使第一摩擦层102与第二电极层103发生接触后，重复上面a1-f1步骤的情形。由此可见，当外力(风力作用)作用于草丛结构的纳米摩擦风能发电机时，会促使当草丛结构塑料片依次闭合和分开，通过第一摩擦层102和第二电子层103的不断接触和分离两个过程，分别产生方向相反的脉冲电流，实现在第一电极层101和第二电极层103之间的脉冲发电。并联所有的摩擦纳米发电单元，以增强整个草丛结构的纳米摩擦风能发电机的输出电流，以增强发电机的输出功率。

绝缘体材料，例如常规的高分子聚合物都具有摩擦电特性，均可以作为制备本发明第一摩擦层102和第二摩擦层104的材料，此处列举一些常用的高分子聚合物材料：聚四氟乙烯，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、再生纤维海绵薄膜、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、酚醛树脂薄膜、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、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)薄膜或聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。限于篇幅的原因，并不能对所有可能的材料进行穷举，此处仅列出几种具体的聚合物材料从人们参考，但是显然这些具体的材料并不能成为本发明保护范围的限制性因素，因为在发明的启示下，本领域的技术人员根据这些材料所具有的摩擦电特性很容易选择其他类似的材料。

相对于绝缘体，半导体和金属均具有容易失去电子的摩擦电特性，在摩擦电极序的列表中常位于末尾处。因此，半导体和金属也可以作为制备第一电极层101的原料，以及第二电极层103的原料。常用的半导体包括：硅、锗；第Ⅲ和第Ⅴ族化合物，例如砷化镓、磷化镓等；第Ⅱ和第Ⅵ族化合物，例如硫化镉、硫化锌等；以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体，例如镓铝砷、镓砷磷等。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。非导电性氧化物、半导体氧化物和复杂氧化物也具有摩擦电特性，能够在摩擦过程形成表面电荷，因此也可以用来作为本发明的摩擦层，例如锰、铬、铁、铜的氧化物，还包括氧化硅、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化锌、BiO₂和Y₂O₃；常用的金属包括金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。当然，还可以使用其他具有导电特性的材料充当容易失去电子的摩擦层材料，例如铟锡氧化物ITO。

通过实验发现，当第一摩擦层102与第二电极层103材料的得电子能力相差越大(即在摩擦电极序中的位置相差越远)时，发电机输出的电信号越强。所以，可以根据实际需要，选择合适的材料来制备第一摩擦层102和第二电极层103以获得更好的输出效果。

本发明的草丛结构的纳米摩擦风能发电机中，第一摩擦层102和第二电极层104的厚度无特别要求，本发明中优选为0.01-0.8毫米。

本发明的发电机中，对第一摩擦层102的下表面和第二摩擦层104的上表面进行物理改性，使其表面具有微米或次微米量级的微结构或者纳米材料的点缀或涂层。所述微结构可以选自纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。优选为在第一摩擦层102的表面、第二摩擦层104的表面包括上述微结构形成的阵列。

本发明的发电机结构简单，制备方法简单，对材料无特殊要求，在实际使用中，只需进行简单的固定和封装，即可应用在生活环境中、收集高速公路、隧道、机械设备等产生的风力机械能，具有广泛的实际用途。

实施例二：

具体介绍本实施例中发电机的结构。参见图1，第一摩擦层和第二摩擦层采用纳米阵列的表面修饰聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜材料，其厚度为25-50微米，在聚苯二甲酸乙二醇酯材料的另一面镀上氧化铟锡(ITO)膜作为电极层101。以厚度为500-1000微米的高分子PMMA为草丛结构的纳米摩擦风能发电机基底底座。两片弹性PET-ITO纳米线薄膜相对设置；

本实施例中，发电机各部分的材料选择与实施例一中的相同，在这里不再复述，发电机在受到外界振动时的工作原理与实施例一中的也相同。

实施例三：

导电材料与绝缘体或半导体材料接触或摩擦后分离，可以在二者的表面发生电荷转移。本实施例中，用导电的金，铝等代替实施例二中的导电材料，进一步增强草丛结构的纳米摩擦风能发电机的性能。

下面结合图3、图4和图5，具体介绍本实施例中发电机的结构。

参见图4，ITO-PET薄膜片数为n＝2的纳米发电机单元数为1的草丛结构的纳米摩擦风能发电机的三维图。参见图5，ITO-PET薄膜片数为n＝3的纳米发电机单元数为2的草丛结构的纳米摩擦风能发电机的三维图。参见图4，4ITO-PET薄膜片数为n＝2的纳米发电机单元数为1的草丛结构的纳米摩擦风能发电机的三维图。表明这种草丛结构的纳米摩擦风能发电机单元数与薄膜片数n成n-1函数关系增长。以此推理，参见图4和图5如果薄膜数大量增加纳米发电机单元数也将同时增加，将显著地增加发电机的输出电流。

本发明各实施例的发电机输出的电信号为交流脉冲电信号。发电机输出的脉冲电信号，不仅可以作为脉冲电源直接应用于电化学等领域，还可以用来给储能元件充电，比如电容器或者锂离子电池等，而储存的电能能够用来为便携式小型电子设备提供电力，具有广泛的应用前景。

在风力的作用下，对本实施例中的草丛结构的纳米摩擦风能发电机进行了开路电压和短路电流的测量，结果分别如图7-9和图10-12所示，图7-9为草丛结构的纳米摩擦风能发电机在风力作用下的开路电压测量结果，图10-12为草丛结构的纳米摩擦风能发电机在风力作用下的短路电流测量结果。从实验结果可以看到，草丛结构的纳米摩擦风能发电机的开路电压随发电机单元数增加变化不大，而短路电流最大值随着单元增加而显著增加，最大值达到了73微安。

实施例四：

本实施例中，在第三实施例的基础上，将发电机运用于收集日常生活中的房屋进而实时收集大自然中的风能，如基于草丛结构的纳米摩擦风能发电机用于收集日常生活中的风能的房屋，用厚度为3厘米的丙烯酸树脂塑料片制备的房屋模型，将60片尺寸为10厘米×2厘米组成的自供给的草丛发电小屋，其重量只有1200克。实际的能量自供给风力发电小屋，具有成本低廉，实用性很强等特点。如收集在日常生活中的风能。通过风能的收集，点亮了一个LED展示牌。

本发明各实施例的发电机输出的电信号为交流脉冲电信号，可以在发电机的输出端连接全桥整流器，将发电机的输出信号整流为直流脉冲电信号。发电机输出的脉冲电信号，不仅可以作为脉冲电源直接应用于电化学等领域，还可以用来给储能元件充电，比如电容器或者锂离子电池等，而储存的电能能够用来为便携式小型电子设备提供电力，具有广泛的应用前景。

发明人的研究过程中发现，在本发明各实施例的草丛结构的纳米摩擦风能发电机在实际工作当中，外加负载的电阻值对实际输出功率有很大的影响。随着负载电阻值的增大，负载两端的电压增大，通过负载的电流减小，而实际输出功率先增大后减小，并出现极大值。本发明人经过多次实验发现，输出功率极大值所对应的电阻值在兆欧量级，因此，本发明在负载的电阻值为兆欧量级的情况下能够最大程度发挥其功效。需要说明的是，本文中使用的“输出功率”，是指脉冲电流的极大值和在负载两端形成的脉冲电压的极大值的乘积，即瞬时极大功率。

本发明的发电机的输出功率除了受到外界环境因素，包括振动频率的大小，外加负载的电阻值等影响外，还受到草丛结构的纳米摩擦风能发电机本身的设计和制造，包括摩擦层和电极层材料的选择，以及各部分的尺寸大小，和摩擦层材料表面的物理和化学性质等的影响。

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 (8)

1.一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，包括：被固定在基底上n条的弹性塑料片相互形成的发电机数为n-1草丛结构单元构成纳米发电机的一个发电单元；

在任一相邻两弹性塑料片构成的草丛结构单元中，立于塑料片衬底(105)上的两片弹性塑料片分别包括：第一电极层(101)和第一摩擦层(102)、第二电极层(103)和第二摩擦层(104)，两片弹性塑料片插在塑料片衬底(105)上形成草丛结构的纳米发电机；每片弹性塑料片按摩擦极性序列顺序交错排列,固定在基底上的弹性塑料片相互作用形成自由接触和分离的草丛结构；弹性塑料片的绝缘材料摩擦层的表面设置有微结构阵列修饰层；

所述发电机在外界风力作用下，所有的单元发电机的摩擦极性相差较大的表面接触和分离，因而有脉冲电信号输出，发电机的n-1发电单元通过外电路并联起来汇集发电机的输出电流。

2.根据权利要求1所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述弹性塑料片的摩擦层材料与相邻摩擦层的导电材料之间存在电极序差异。

3.根据权利要求1所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述弹性塑料片一面为导电或半导体材料，而另一面为绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述绝缘材料微结构阵列选自高分子材料的纳米线、纳米锥、纳米棒阵列。

5.根据权利要求1所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述绝缘材料微结构阵列的高度或深度为200纳米至2微米。

6.根据权利要求1所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述第一摩擦层(102)和第二电极层(103)的厚度优选为0.01-0.8毫米。

7.根据权利要求1或3所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述绝缘材料选自高分子聚合物材料:聚四氟乙烯、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、再生纤维海绵薄膜、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、酚醛树脂薄膜、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、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)薄膜或聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。

8.根据权利要求3所述的草丛结构的纳米摩擦风能发电机，其特征在于，所述导电材料选自金属、合金或导电氧化物，其中，所述金属选自金、银、铝或铜，所述导电氧化物包括氧化铟锡。