CN105337527B - 表面电荷调制方法及相应的摩擦发电装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，以及相应的摩擦发电装置和方法。装置包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，在第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。本发明对摩擦电极性不同的材料进行摩擦起电表面处理，改变绝缘材料的表面电荷密度，打破材料自身摩擦电极性的限制，达到拓宽摩擦纳米发电机的材料选择范围，提高摩擦纳米发电机输出的目的。

Description

表面电荷调制方法及相应的摩擦发电装置、方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及摩擦发电、纳米材料等，特别是一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，以及应用该方法的摩擦发电装置和摩擦发电方法。

背景技术

近年来，摩擦起电效应被广泛应用在新型的摩擦发电机中，以将机械能转化成电能。通常，摩擦发电机具有两个能够相对运动的部件，两个部件相互面对的一侧具有起电层，在起电层的背部贴附导电层，当两个部件受到外部机械力作用而使两个起电层相对接触或滑动时，在静电感应驱动下，自由电子在导电层之间移动，产生脉冲输出。表面电荷密度是摩擦发电机输出大小的决定因素。为了提高表面电荷密度，挑选出的材料不仅要求是薄膜材料，而且需要两种材料之间存在大的摩擦电极性差异，这很大程度的限制了摩擦发电机材料的选择范围。

因此，如果开发出一种能够有效的提高表面电荷密度的方法，对提高摩擦发电机的输出具有重要的作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是拓宽摩擦纳米发电机材料选择范围，提高摩擦纳米发电机输出。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，所述摩擦发电装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互接触和分离的表面称为摩擦面，该方法包括：在所述第一部件和第二部件分离 时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面；所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

根据本发明的一种具体实施方式，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

根据本发明的一种具体实施方式，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

同时，本发明还提出一种摩擦发电装置，包括第一部件、第二部件和至少一个调制部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面，在所述第一部件和第二部件分离时，所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与 所述调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，该接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

根据本发明的一种具体实施方式，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

根据本发明的一种具体实施方式，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一部件包括第一起电层(11)，第一导电层(12)，所述第二部件包括第二起电层(21)，第二导电层(22)，所述第一起电层(11)和第二起电层(21)相互对置，其对置面作为所述摩擦面、如权利要求11所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述调制部件包括调制体(31)和连接杆(32)，所述连接杆(32)用于支持所述调制体(31)，使得当第一部件和第二部件分离时，所述调制体(31)能够 与所述第一起电层11发生接触，并且，当第一部件和第二部件接触时，所述调制体(31)与所述第一起电层(11)和第二起电层(21)均分离。

根据本发明的一种具体实施方式，还包括一个腔体，所述腔体包括弹性连接层(5)，所述第一部件和第二部件置于所述腔体内，所述弹性连接层(5)用于使所述腔体在受到外部作用力时发生弹性形变，并且在撤去所述外部作用力后恢复原形，其中，在所述腔体发生所述弹性形变时，所述第一部件与第二部件相互接触，在所述腔体恢复原形时，所述第一部件和第二部件相互分离。

根据本发明的一种具体实施方式，所述连接杆32的一端固定在所述腔体内的左右两端中的一端。

根据本发明的一种具体实施方式，所述腔体发生弹性形变的过程中，所述调制体与所述第一起电层(11)和/或第二起电层(21)发生摩擦。

此外，还提出一种摩擦发电方法，包括如下步骤：

提供第一部件和第二部件，使第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面；

在所述第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

根据本发明的一种具体实施方式，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

根据本发明的一种具体实施方式，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

(三)有益效果

与现有技术相比，该表面电荷调制方法具有下列优点：

本发明通过调制材料与起电层材料摩擦起电引入表面电荷，经过调制，起电层材料拥有与没有调制时完全不同的表面电荷密度。

本发明打破了材料固有特性的限制，拓宽摩擦纳米发电机材料选择范围，是一种从材料表面特性方面调制摩擦纳米发电机输出的方法。

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，重点在于表示出本发明的主旨。

图1A和图1B是摩擦发电装置的工作状态图；

图2A和图2B是本发明的摩擦发电装置的调制过程示意图；

图3是本发明的一个实施例的摩擦发电装置的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例的摩擦发电装置的电荷调制前后输出对比图；

图5为本发明的一个实施例的摩擦发电装置的多次连续接触调制输出结果图；

图6为本发明的一个实施例的摩擦发电装置电荷调制输出的稳定性测试图。

具体实施方式

为了提高摩擦纳米发电机输出，以及拓宽摩擦纳米发电机材料选择范围，本发明对摩擦发电装置在发电过程中的表面电荷进行调制。本发明所基于的摩擦发电装置至少包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件能够相对运动，并且在运动过程中，第一部件的至少一个表面与第二部件的至少一个表面(通常是相对的两个表面)能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面。摩擦面在相互接触的过程中会产生表面电荷。

本发明提出利用至少一个调制部件来调制摩擦面的表面电荷。本发明中所述的对电荷的“调制”是指改变两个摩擦面的表面电荷量。改变表面电荷的方式有很多种，本发明不对具体的调制方式进行限制。

但是，本发明优选为将调制部件和第一部件和第二部件的摩擦面进行接触的方式来调制摩擦面的表面电荷。在此，调制部件与摩擦面接触的表面称为“接触面”。

根据本发明的具体实施方式，在第一部件和第二部件分离时，使第一部件和第二部件中的至少一个的摩擦面与所述调制部件的接触面相接触。

当具有不同的摩擦电极序的两种材料相接触时会发生电荷的转移，因此本发明中所述调制部件的接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

根据本发明，在所述第一部件和第二部件接触时，通常使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

根据本发明，所述调制部件可以在发电机工作之前进行调制，也可在发电机工作的间隔进行调制；既可只进行一次调制，也可进行连续多次的调制。

根据本发明，所述调制部件的接触面与其所接触的所述摩擦面可以采用垂直接触-分离的方式进行接触也可采用平面滑动的方式进行接触。

材料的“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，两种材料在相互摩擦的瞬间，在摩擦面上负电荷从摩擦电极序中极性较正的材料表面转移至摩擦电极序中极性较负的材料表面。

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同时，能获得增大的输出；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电，均能获得增大的同向输出；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电，均能获得能获得反向输出；

第一部件和第二部件的摩擦面的材料可选自高分子薄膜材料。调制部件的接触面的材料选自绝缘材料(如高分子薄膜材料，高分子泡沫材料、皮毛、纺织品)和导体材料(如铜、铁、铝等金属)。

通过本发明的表面电荷调制方法，可以得到相应的摩擦发电方法并制作出相应的摩擦发电装置。

图1A和图1B不进行电荷调制时的摩擦发电装置的状态变化图。

如图1A和1B所示，摩擦发电装置包括第一部件1和第二部件2，第一部件1包括第一起电层11和第一导电层12，第二部件2包括第二起电层21和第二导电层22。第一起电层11和第一导电层12相互紧密接触，第二起电层21和第二导电层22相互紧密接触。可通过在第一导电层12和第二导电层22之间连接电荷测量计来测得发电装置产生的感应电荷量。

如图1A所示，当处于初始状态时，第一部件1和第二部件2分离且第一起电层11与第二起电层21相对。第一起电层11和第二起电层21的材料既可具有相同的摩擦电极序，也可具有不同的摩擦电极序。

接着，如图1B所示，第一部件1和第二部件2发生接触，处于接触状态。此时，在第一起电层11和第二起电层21的表面因接触而产生摩擦电荷。

再接下来，第一部件1和第二部件2相互远离而回到图1A的分离状态，由此构成一个接触-分离的循环。

图2A和图2B显示了本发明的调制过程。如图所示，所述摩擦发电装置的结构与图1A、1B显示的类似，但还包括一个调制部件3。如图2A所示，一种调制方式是将调制部件3的一个表面(接触面)与第一起电层11的摩擦面进行摩擦，即使调制部件3与第一部件的第一起电层接触并相互滑动，完成调制过程。

如图2B所示，另一种调制方式是将调制部件3与第一起电层进行接触后垂直于第一起电层表面的方式分离，完成调制过程。

根据本发明，除了调制单个起电层外，还可同时调制两个起电层。

下面将通过实施例对本发进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3A和图3B是本发明的一个实施例的摩擦发电装置的结构示意图。其中，图3A和图3B分别显示了该摩擦发电装置的两个状态。参见图3A所示，该发电装置包括上下相对的相同层状结构的两个部件。第一部件包括依次叠置的第一起电层11、第一导电层12、第一缓冲层13和第一基板14，第二部件包括依次叠置的第二起电层21、第二导电层22、第二缓冲层23和第二基板24。即各缓冲层处于导电层和基底之间。第一起电层11和第二起电层21相互对置，其对置面即为前述的摩擦面。

在其他实施例中，当起电层为导电材料时，相应的导电层可以省略。例如，当第一起电层11为金属材料时，第一起电层11本身就起到了导电层的作用，因此可以省略第一导电层12。

所述的基板和缓冲层用作第一部件和第二部件的支撑件和外部作用力起缓冲作用。因此，在其他实施例中，基板和缓冲层可根据实际需要省去或替以其他功能层。

所述第一部件和第二部件置于由弹性连接层5和保护层6构成的腔体内的上下侧壁。弹性连接层5用于使腔体在受到外部作用力时发生弹性形变，并且在撤去所述外部作用力后恢复原形。在所述弹性形变时，所述第一部件与第二部件相互接触，在恢复原形时，第一部件和第二部件相互分离。保护层6为可选层，用于保护整个器件免受外界电场的干扰。

此外，在腔体的内侧还包括一个调制部件，其包括调制体31和连接杆32。连接杆32用于支持调制体，并使得当第一部件和第二部件分离时，调制体31能够与第一部件的第一起电层11发生接触，并且，当第一部件和第二部件接触时，调制体31与第一起电层11和第二起电层21均分离。

在该实施例中，连接杆32一端固定在腔体内左右两端中的一端。如图3A所示，当外界未对腔体施加压力时，腔体处于原始的状态，第一部件和第二部件相互分离，此时，调制体32在连接杆的预应力作用下与第一部件的第一起电层11发生接触。如图3B所示，当外界对腔体施加压力时，腔体被压缩而发生弹性形变，第一部件朝向第二部件运动直至二者接触。此时，由于腔体的左右方向被拉长，使得腔体的左右两端向两侧运动，从而带动调制体向两侧运动，与第一起电层产生摩擦后对第一起电层的表面电荷进行进一步调制。直到腔体完全被压缩，第一部件和第二部件相接触，调制体从第一部件和第二部件的区域撤出。当外部的作用力撤除时，腔体恢复到图3A所示状态，在此期间，调制体重新与第一起电层接触并产生摩擦。

调制部件的具体结构，及其与发电装置的连接关系不限于上述实施例。只要保证调制部件在第一部件和第二部件分离时，其能够与第一起电层与第二起层中的至少一个发生接触，从而对第一起电层和/或第二起电层发生接触而对电荷进行调制，其可以由本领域技术人员根据现有的机械原理和结构来实现，本发明对此不作限制。

在该实施例中，所述第一基板14和第二基板24的尺寸为5cm×5cm×0.2cm，材料为有机玻璃板(PMMA)，在基底的一侧粘贴尺寸为5cm× 5cm×0.5cm的双面泡棉胶带作为所述第一缓冲层13和第二缓冲层23。第一起电层11和第二起电层21均选用50um的聚酰亚胺薄膜，各起电层的一侧镀有200nm的铜导电薄膜作为导电层。将起电层粘贴在缓冲层的另一侧，使未镀铜膜的一侧朝上。使起电层恰好完全覆盖缓冲层，留出供连接导线的尺寸即可。导线粘结在铜导电层上。

准备尺寸为18cm×5cm×0.0125cm的聚酰亚胺薄膜作为弹性连接体5，在弹性连接体5外平整的贴一层铝箔胶带作为保护层6。

调制体选用5cm×5cm×0.0025cm的尼龙膜。用线性马达模拟外部作用力，在调制前，用线性马达驱动发电机发生接触-分离运动，不断循环，第一导电层接电荷测量计的输出端口，第二导电层接电荷测量计的输入端口，测试调制前输出，如图3中0～5s所示，调制时，使第一部件与尼龙膜滑动摩擦，完成调制过程。

图4显示了该实施例中调制前后电量的输出对比图。

图4的电荷输出曲线在0和固定峰值之间转换，分别对应起电层分离和接触的状态。调制前，由于起电层是同种材料，仅能产生微小的输出，这微小的输出可能是由于几何不对称产生的。经尼龙膜调制后，输出显著增加12倍。由于尼龙与聚酰亚胺相比摩擦电极性较正，调制时，聚酰亚胺膜得到负电荷，上极板带负电，因此输出极性为负。

图5示出了本发明方法适用的一种摩擦纳米发电机装置的多次连续接触调制输出结果图。参见图5所示，每次接触调制引入的电荷与滑动调制相比要小很多。这可能与接触和滑动这两种不同的模式的实际接触面积有关。每次接触调制均会引入一定量的电荷，直至饱和，饱和数值与滑动调制具有相同的数量级。

图6为本发明方法适用的一种摩擦纳米发电机装置电荷调制输出的稳定性测试图。在循环30000次后，依然有80％的脉冲输出保留下来，这种调制电荷的稳定性对提高发电输出的有效性是非常有意义的。

上述实施例中基板采用刚性的材料，可承受冲击。除有机玻璃板外，也可采用聚碳酸酯板、ABS板、聚丙烯板等板材。

缓冲层选用有弹性、可起到缓冲作用的材料。除泡棉胶带外，还可选用橡胶、聚氨酯泡沫、硅胶等。

导电层需要有良好的导电性，除铜导电金属膜外，金、银等金属膜、导电高分子膜等均可作为导电层。

起电层材料可选用同种材料，也可选用不同种材料。除实施例中使用的聚酰亚胺薄膜外，其他聚合物薄膜材料也可使用。如尼龙膜、聚碳酸酯膜、聚四氟乙烯膜、聚对苯乙二酸乙二醇酯膜、聚氯乙烯膜等。起电层也可选用摩擦电极性不同的聚合物材料组合。

调制部件的接触面的材料选自绝缘材料(如高分子薄膜材料，高分子泡沫材料、皮毛、纺织品)和导体材料(如铜、铁、铝等金属)。

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发明。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 (20)

1.一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，所述摩擦发电装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互接触和分离的表面称为摩擦面，其特征在于，该方法包括：

在所述第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面；

所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

2.如权利要求1所述的表面电荷调制方法，其特征在于，

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

3.如权利要求2所述的表面电荷调制方法，其特征在于，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

4.如权利要求2所述的表面电荷调制方法，其特征在于，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

5.如权利要求1所述的表面电荷调制方法，其特征在于，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

6.一种摩擦发电装置，包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面，其特征在于：

还包括至少一个调制部件，在所述第一部件和第二部件分离时，所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与所述调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，该接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

7.如权利要求6所述的摩擦发电装置，其特征在于，

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

8.如权利要求6所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

9.如权利要求6所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

10.如权利要求6所述的摩擦发电装置，其特征在于，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。

11.如权利要求6至10中任一项所述的摩擦发电装置，其特征在于，

所述第一部件包括第一起电层(11)，第一导电层(12)，所述第二部件包括第二起电层(21)，第二导电层(22)，所述第一起电层(11)和第二起电层(21)相互对置，其对置面作为所述摩擦面。

12.如权利要求11所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述调制部件包括调制体(31)和连接杆(32)，

所述连接杆(32)用于支持所述调制体(31)，使得当第一部件和第二部件分离时，所述调制体(31)能够与所述第一起电层(11)发生接触，并且，当第一部件和第二部件接触时，所述调制体(31)与所述第一起电层(11)和第二起电层(21)均分离。

13.如权利要求12所述的摩擦发电装置，其特征在于，还包括一个腔体，所述腔体包括弹性连接层(5)，

所述第一部件和第二部件置于所述腔体内，所述弹性连接层(5)用于使所述腔体在受到外部作用力时发生弹性形变，并且在撤去所述外部作用力后恢复原形，其中，

在所述腔体发生所述弹性形变时，所述第一部件与第二部件相互接触，在所述腔体恢复原形时，所述第一部件和第二部件相互分离。

14.如权利要求13所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述连接杆(32)的一端固定在所述腔体内的左右两端中的一端。

15.如权利要求14所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述腔体发生弹性形变的过程中，所述调制体与所述第一起电层(11)和/或第二起电层(21)发生摩擦。

16.一种摩擦发电方法，包括如下步骤：

提供第一部件和第二部件，使第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面；

在所述第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。

17.如权利要求16所述的摩擦发电方法，其特征在于，

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；

若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。

18.如权利要求17所述的摩擦发电方法，其特征在于，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。

19.如权利要求17所述的摩擦发电方法，其特征在于，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。

20.如权利要求17所述的摩擦发电方法，其特征在于，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。