CN107196551B - 一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法，该摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。本发明中，在摩擦电极的摩擦面设置粗糙的复合层，以增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，导电膜层能够与输出电极形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，能够提高压力传感器的灵敏度。

Description

一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法

技术领域

本发明涉及摩擦发电技术领域，尤其涉及一种摩擦发电机、压力传感器、触控基板、触控装置、柔性可穿戴装置及摩擦发电机的制作方法。

背景技术

能源危机已经开始越来越受到关注。绿色能源如太阳能，氢能，风能，热能及机械振动能等已越来越受到关注和成为研究热点。摩擦发电机作为一种无污染，性能稳定，简单易制的新型结构已越来受到关注，其中，柔性摩擦发电机受到广泛研究及应用，如应用于自供电的压力传感器等。

目前，柔性摩擦发电机的摩擦电极主要是由ITO(氧化铟锡)或石墨烯制成。对于ITO电极，虽然在平面时方阻较低，但由于其柔性差，在弯曲折叠状态其电阻会急剧增加，从而在弯曲状态时输出能量急剧减少。对于石墨烯电极，由于其自身具有极好的柔性，因而在弯曲时其方阻变化不大，然而相比于非弯曲状态下的ITO电极，石墨烯电极的方阻要比ITO电极的方阻大几个数量级，相比于ITO电极，其能量输出效率较低。

因而如何易制备出具有高能量输出效率的柔性摩擦发电机依然是个极具挑战的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种摩擦发电机、具有该摩擦发电机的装置及制作方法，用于解决现有的摩擦发电机能量输出效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种摩擦发电机，包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

优选地，所述复合层的表面包括多个纳米尺寸的凸点，所述多个凸点呈阵列方式排布，形成所述纳米凹凸结构。

优选地，所述导电膜层为高分子聚合物导电膜层。

优选地，所述第一输出电极和/或第二输出电极采用柔性导电材料制成。

优选地，所述柔性导电材料为石墨烯或碳纳米管。

优选地，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

第二摩擦单元包括第二绝缘基底和所述第二输出电极，所述第二绝缘基底采用PET制成，所述第二摩擦单元采用氧化铟锡ITO制成。

优选地，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

所述第二摩擦单元包括所述第二输出电极和所述复合层，所述第二摩擦单元采用ITO制成。

本发明还提供一种压力传感器，包括上述摩擦发电机，所述摩擦发电机的第一输出电极和第二输出电极分别复用为所述压力传感器的可动电极和固定电极，所述第一输出电极采用柔性导电材料制成。

本发明还提供一种触控基板，包括上述压力传感器。

本发明还提供一种触控装置，包括上述触控基板，还包括：控制单元，与所述触控基板连接，用于接收所述压力传感器输出的电流，并根据所述电流的大小，实现对应的触控。

本发明还提供一种柔性可穿戴装置，包括上述压力传感器，所述第一输出电极和第二输出电极中的至少一个采用柔性导电材料制成。

本发明还提供一种摩擦发电机的制作方法，包括：

形成相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

优选地，所述复合层采用如下方法形成：

提供一模板，所述模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞；

在所述模板的表面上形成所述复合层的第一绝缘层；

将所述第一绝缘层从所述模板上剥离，剥离的所述第一绝缘层的表面具有纳米凹凸结构；

在所述第一绝缘层的具有纳米凹凸结构的表面依次形成所述复合层的至少三层膜层中的其他膜层。

优选地，

所述形成第一摩擦单元的步骤包括：

提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；

通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；

将形成的复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；

所述形成第二摩擦单元的步骤包括：

提供第二绝缘基底，所述第二绝缘基底采用PET制成；

在所述第二绝缘基底上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述第二绝缘基底和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。

优选地，

所述形成第一摩擦单元的步骤包括：

提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；

通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；

将形成的一复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；

所述形成第二摩擦单元的步骤包括：

在形成的另一复合层的不包括纳米凹凸结构的表面上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述另一复合层和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例中，在摩擦发电机的至少一个摩擦单元上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面能够增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层中具有导电膜层，导电膜层能够与输出电极形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，能够提高压力传感器的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的摩擦发电机的结构示意图；

图2为本发明实施例一的摩擦发电机的发电原理示意图；

图3为本发明实施例二的摩擦发电机的结构示意图；

图4为本发明实施例二的摩擦发电机的发电原理示意图；

图5为本发明实施例三的压力传感器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决现有的摩擦发电机能量输出效率低的问题，本发明实施例提供一种摩擦发电机，包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

本发明实施例中，在摩擦发电机的至少一个摩擦单元上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面能够增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层中具有导电膜层，导电膜层能够与输出电极形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，能够提高压力传感器的灵敏度。

电容式压力传感器的工作原理是，当可动电极和固定电极之间的距离发生变化时，两个电极之间的电容会发生变化，如果压力传感器增加了额外的电容，则能够提高压力传感器的灵敏度。

本发明实施例中，优选地，所述复合层的表面包括多个纳米尺寸的凸点，以形成纳米凹凸结构。

进一步优选地，所述多个凸点呈矩阵方式排列。

所述凸点可以是半圆形、类半圆形、锥形或水滴型等各种形状的凸点。

本发明实施例中，所述第一摩擦单元还可以包括用于承载第一输出电极的第一绝缘基底，和/或，所述第二摩擦单元可以包括用于承载第二输出电极的第二绝缘基底。当本发明实施例中的摩擦发电机应用于柔性产品时，所述第一绝缘基底和/或第二绝缘基底可以采用柔性绝缘材料制成，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。

请参考图1，图1为本发明实施例一的摩擦发电机的结构示意图，该摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦单元10和第二摩擦单元20，所述第一摩擦单元10包括第一绝缘基底11、第一输出电极12和复合层30，第二摩擦单元20包括第二绝缘基底21和第二输出电极22，所述复合层30具有纳米凹凸结构的表面，包括三层膜层，第一绝缘膜层31、第二导电膜层32和第三绝缘膜层33。

本发明实施例中，第一输出电极12和第二输出电极22作为摩擦发电机的两输出电极。复合层30和第二绝缘基底21作为摩擦发电机的两摩擦层，能够在进行摩擦发电时接触，并摩擦起电。

本发明实施例中，由于在第一摩擦单元10上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层30作为摩擦层，一方面能够增加第一摩擦单元10的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层30中具有导电膜层(第二导电膜层32)，导电膜层能够与第一输出电极12形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，形成的电容能够提高压力传感器的灵敏度。

请参考图2，图2为本发明实施例一的摩擦发电机的发电原理示意图，当第一摩擦单元10上的复合层30和第二摩擦单元20上的第二绝缘基底21摩擦时，复合层30产生负电荷，第二绝缘基底21产生电量相同的正电荷，基于能量守恒原则，与复合层30连接的第一输出电极12则带上正电荷，而与第二绝缘基底21连接的第二输出电极22则带上负电荷，第一输出电极12和第二输出电极22之间产生电势差，从而能够产生电流。另外，第一输出电极12和第二输出电极22形成一电容，而复合层30中的第二导电膜层32还可以与第一输出电极12形成一电容。

当然，在本发明的其他一些实施例中，也可以是复合层30产生正电荷，第二绝缘基底21产生负电荷，这与复合层30上的第三绝缘膜层33以及第二绝缘基底21采用的材料有关。

请参考图3，图3为本发明实施例二的摩擦发电机的结构示意图，该摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦单元10和第二摩擦单元20，所述第一摩擦单元10包括第一绝缘基底11、第一输出电极12和复合层30，第二摩擦单元20包括第二输出电极22和复合层30，两复合层30均具有纳米凹凸结构的表面，包括三层膜层，分别为第一绝缘膜层31、第二导电膜层32和第三绝缘膜层33。

本发明实施例中，第一输出电极12和第二输出电极22作为摩擦发电机的两输出电极。两复合层30作为摩擦发电机的两摩擦层，能够在进行摩擦发电时接触，并摩擦起电。

本发明实施例中，由于在第一摩擦单元10和第二摩擦单元20上均增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面，能够增加两摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，第一摩擦单元10的复合层30中的第二导电膜层32和第一输出电极12形成电容，第二摩擦单元20的复合层30中的第二导电膜层32和第二输出电极22形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，形成的电容能够提高压力传感器的灵敏度。

本发明实施例中，第一摩擦单元10上的复合层30和第二摩擦单元20上的复合层30中的对应膜层可以采用不同的材料，例如，第一摩擦单元10上的复合层30中的第三绝缘膜层33和第二摩擦单元20上的复合层30中的第三绝缘膜层33可以采用不同的材料。本发明实施例采用相同的附图标记，只是用于说明所在层和位置，并不代表材料、厚度等均相同。

请参考图4，图4为本发明实施例二的摩擦发电机的发电原理示意图，当第一摩擦单元10上的复合层30和第二摩擦单元20上的复合层30摩擦时，第一摩擦单元10上的复合层30产生负电荷，第二摩擦单元20上的复合层30产生电量相同的正电荷，基于能量守恒原则，与复合层30连接的第一输出电极12则带上正电荷，而第二输出电极22则带上负电荷，第一输出电极12和第二输出电极22之间产生电势差，从而能够产生电流。另外，第一输出电极12和第二输出电极22形成一电容，而第一摩擦单元10上的复合层30中的第二导电膜层32还可以与第一输出电极12形成一电容，第二摩擦单元20上的复合层30中的第二导电膜层32还可以与第二输出电极22形成一电容。

上述实施例一和实施例二中，均是以复合层包括三层膜层为例进行说明，在本发明的其他一些实施例中，复合层也可以多于三层，复合层中的导电层也可以多于一层。

本发明实施例中，复合层中的导电膜层可以采用任意导电材料制成。当本发明实施例中的摩擦发电机应用于柔性产品时，优选地，所述复合层中的导电膜层可以为高分子聚合物导电膜层，即导电膜层采用高分子聚合物导电材料制成，例如：高分子聚合物导电材料可以是PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩的聚合物)，高分子聚合物导电材料也可以是包括PEDOT的混合物，如PEDOT-PSS，PSS是聚苯乙烯磺酸盐，增加了PSS之后，能够极大地提高PEDOT的溶解性。

本发明实施例中，复合层中的绝缘膜层可以采用任意绝缘材料制成。当本发明实施例中的摩擦发电机应用于柔性产品时，优选地，所述复合层中的绝缘膜层可以采用柔性绝缘材料制成，例如，高分子聚合物绝缘材料，举例来说，高分子聚合物绝缘材料可以为PDMS(聚二甲基硅氧烷)或Parylene(聚对二甲苯)等。

本发明实施例中，所述第一输出电极和第二输出电极可以采用任意导电材料制成。当本发明实施例中的摩擦发电机应用于柔性产品时，优选地，所述第一输出电极和/或第二输出电极采用柔性导电材料制成。举例来说，柔性导电材料可以是石墨烯、碳纳米管等。优选地，当采用石墨烯制作第一输出电极和/或第二输出电极时，可以采用单层石墨烯或多层石墨烯。

当本发明实施例中的摩擦发电机应用于压力传感器时，优选地，作为固定电极的输出电极可以采用平面状态下的方阻小于弯曲状态下的方阻的导电材料制成，例如ITO等。

本发明实施例还提供一种压力传感器，包括上述任一实施例中所述的摩擦发电机，所述摩擦发电机的第一输出电极复用为所述压力传感器的可动电极，所述第二输出电极复用为所述压力传感器的固定电极，所述第一输出电极采用柔性导电材料制成。

本发明实施例的压力传感器中，第一摩擦单元和第二摩擦单元之间还需要设置隔垫物，以使得第一摩擦单元和第二摩擦单元之间间隔出一用于第一摩擦单元形变的空腔。

本发明实施例中，压力传感器中复用摩擦发电机的两个输出电极作为可动电极和固定电极，当可动电极所在的第一摩擦单元被按压时，向固定电极所在的第二摩擦单元靠近，第一摩擦单元和第二摩擦单元摩擦产生电流，从而压力传感器不需要额外的电源，便可以工作，节能环保，另外，可动电极和固定电极形成一电容，根据电容输出电流的大小可确定可动电极与固定电极的距离，从而可确定压力的大小，根据压力的大小实现对应的触控功能。再者，由于复合层中具有导电膜层，导电膜层能够与输出电极形成新的电容，形成的新的电容能够提高压力传感器的灵敏度。

请参考图5，图5为本发明实施例三的压力传感器的结构示意图，该压力传感器包括：第一摩擦单元10、第二摩擦单元20以及设置于第一摩擦单元10和第二摩擦单元20之间的隔垫物40，第一摩擦单元10和第二摩擦单元20之间由于设置有隔垫物40，形成一用于容纳所述第一摩擦单元10形变的空腔，所述第一摩擦单元10包括第一绝缘基底11、第一输出电极12和复合层30，第二摩擦单元20包括第二输出电极22和复合层30，两复合层30均具有纳米凹凸结构的表面，包括三层膜层，分别为第一绝缘膜层31、第二导电膜层32和第三绝缘膜层33。

本发明实施例中，当第一摩擦单元10被按压后，第一摩擦单元10向第二摩擦单元20靠近，第一摩擦单元10上的复合层30和第二摩擦单元20上的复合层30摩擦，第一摩擦单元10上的复合层30产生负电荷(在本发明的其他一些实施例中，也可以产生正电荷)，第二摩擦单元20上的复合层30产生电量相同的正电荷(在本发明的其他一些实施例中，也可以产生负电荷)，基于能量守恒原则，与复合层30连接的第一输出电极12则带上正电荷，而第二输出电极22则带上负电荷，第一输出电极12和第二输出电极22之间产生电势差，能够输出电流，根据第一输出电极12和第二输出电极22输出电流的大小可确定两电极的距离，从而可确定压力的大小，根据压力的大小实现对应的触控功能。

本发明实施例还提供一种触控基板，包括上述实施例中的压力传感器。

本发明实施例中，由于触控基板中的压力传感器能够自供电，因此，不需要向压力传感器提供额外的电源，节能环保，且压力传感器的灵敏度高，可以实现高灵敏度的触控控制。

优选地，本发明实施例中的触控基板为触控显示基板。

本发明实施例还提供一种触控装置，包括上述触控基板，还包括：控制单元，与所述触控基板连接，用于接收所述压力传感器输出的电流，并根据所述电流的大小，实现对应的触控。

本发明实施例中，由于压力传感器可自供电，因此触控装置不需要额外为压力传感器配置电源，节能环保，且能够减小触控装置的体积，有利于实现更轻薄化的触控装置，另外，由于压力传感器更为灵敏，因此使得触控结果更准确可靠，提高用户体验。

在本发明的一些实施例中，所述控制单元中可以存储电流与压力大小的对应关系，在接收到的电流时，根据存储的对应关系，查询与接收到的电流对应的压力大小，并根据压力的大小实现对应的触控功能。

在本发明的另外一些实施例中，所述控制单元中也可以直接存储电流与触控功能的对应关系，当接收到的电流时，查询与接收到的电流对应的触控功能，直接实现触控。

本发明实施例还提供一种柔性可穿戴装置，包括上述实施例中的压力传感器，所述第一输出电极和第二输出电极中的至少一个采用柔性导电材料制成。

优选地，本发明实施例中，第一输出电极、第二输出电极和复合层均采用柔性材料制成。

所述柔性可穿戴装置可以为健康医疗等领域的可穿戴装置，例如用于测量脉搏、心跳等用于实现对人体健康实时监控的可穿戴装置。由于压力传感器可自供电，因此可穿戴装置不需要额外为压力传感器配置电源，节能环保，且能够减小可穿戴装置的体积，另外，由于压力传感器更为灵敏，因此使得监控结果更准确可靠，提高用户体验。

本发明实施例还提供一种摩擦发电机的制作方法，包括：

形成相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

采用本发明实施例的方法制作的摩擦发电机，由于在摩擦发电机的至少一个摩擦单元上增加了具有纳米凹凸结构表面的复合层作为摩擦层，一方面能够增加摩擦单元的摩擦面的粗糙度，提高摩擦发电机的电荷转移密度，从而提高摩擦发电机的能量输出效率。另一方面，由于复合层中具有导电膜层，导电膜层能够与输出电极形成电容，当摩擦发电机应用于电容式压力传感器时，能够提高压力传感器的灵敏度。

本发明实施例中，优选地，所述复合层的表面包括多个纳米尺寸的凸点，以形成纳米凹凸结构。

进一步优选地，所述多个凸点呈矩阵方式排列。

所述凸点可以是半圆形、类半圆形、锥形或水滴型等各种形状的凸点。

本发明实施例中，所述第一摩擦单元还可以包括用于承载第一输出电极的第一绝缘基底，和/或，所述第二摩擦单元可以包括用于承载第二输出电极的第二绝缘基底。当本发明实施例中的摩擦发电机应用于柔性产品时，所述第一绝缘基底和/或第二绝缘基底可以采用柔性绝缘材料制成，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。

在本发明的一些优选实施例中，所述复合层可以采用如下方法形成：

步骤101：提供一模板，所述模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞；

步骤102：在所述模板的表面上形成所述复合层的第一绝缘层；

步骤103：将所述第一绝缘层从所述模板上剥离，剥离的所述第一绝缘层的表面具有纳米凹凸结构；

步骤104：在所述第一绝缘层的具有纳米凹凸结构的表面依次形成所述复合层的至少三层膜层中的其他膜层。

在本发明的另外一些实施例中，所述复合层还可以采用如下方法形成：

步骤301：提供一模板，所述模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞；

步骤302：在所述模板的表面上依次形成构成所述复合层的至少三层膜层；

步骤303：将所述复合层从所述模板上剥离。

下面对本发明实施例中的摩擦发电机的制作方法举例进行说明。

本发明实施例四的摩擦发电机的制作方法包括以下步骤：

步骤301：提供一硅模板，所述硅模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞，并在所述硅模板的表面形成PDMS膜层，作为上述实施例中的第一绝缘膜层。

步骤302：将所述PDMS膜层从所述硅模板上剥离，剥离后的PDMS膜层具有纳米凹凸结构的表面。

步骤303：采用旋涂工艺在PDMS膜层的具有纳米凹凸结构的表面旋涂一层PEDOT-PSS，形成PEDOT膜层，作为上述实施例中的第二导电膜层。

步骤304：采用沉积方法在PEDOT膜层的表面沉积Parylene，形成Parylene膜层，作为上述实施例中的第三绝缘膜层，PDMS膜层、PEDOT膜层和Parylene膜层构成复合层。

本发明实施例中，复合层的表面具有纳米凹凸结构，该纳米凹凸结构包括多个凸点，该多个凸点呈矩阵方式排布；

上述过程是用于制作复合层。

步骤305：提供一铜箔，并通过沉积方法在该铜箔上沉积单层石墨烯，形成单层石墨烯电极，作为上述实施例中的第一输出电极；

本发明实施例中，采用铜箔作为承载基底，除了铜箔之外，也可以采用其他金属基底。

步骤306：通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下单层石墨烯电极，并将单层石墨烯电极转移到一PET薄膜上，该PET薄膜作为上述实施例中的第一绝缘基底。

步骤307：将上述步骤301-步骤304中制作的复合层贴覆至所述单层石墨烯电极的表面，形成第一摩擦单元；

步骤308：提供一PET薄膜，作为上述实施例中的第二绝缘基底，并在该PET薄膜上镀一层ITO薄膜，形成ITO电极，作为上述实施例中的第二输出电极，该PET薄膜和ITO电极构成第二摩擦单元；

步骤309：将第一摩擦单元和第二摩擦单元贴合，第一摩擦单元和第二摩擦单元之间设置有隔垫物，以间隔出用于容纳第一摩擦单元形变的空腔，该隔垫物可以采用密封胶等具有粘性的材料制成。

本发明实施例五的摩擦发电机的制作方法包括以下步骤：

步骤401：采用上述步骤301-304的步骤制作两个复合层；

步骤402：提供一铜箔，并通过沉积方法在该铜箔上沉积单层石墨烯，形成单层石墨烯电极，作为上述实施例中的第一输出电极；

本发明实施例中，采用铜箔作为承载基底，除了铜箔之外，也可以采用其他金属基底。

步骤403：通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下单层石墨烯电极，并将单层石墨烯电极转移到一PET薄膜上，该PET薄膜作为上述实施例中的第一绝缘基底。

步骤404：将其中一个复合层贴覆至所述单层石墨烯电极的表面，形成第一摩擦单元；贴覆时，将复合层的不包括纳米凹凸结构的表面贴覆至单层石墨烯电极上。

步骤405：在另外一个复合层的不包括纳米凹凸结构的表面上镀一层ITO薄膜，形成ITO电极，作为上述实施例中的第二输出电极，该复合层和ITO电极构成第二摩擦单元；

步骤406：将第一摩擦单元和第二摩擦单元贴合，第一摩擦单元和第二摩擦单元之间设置有隔垫物，以间隔出用于第一摩擦单元形变的空腔，该隔垫物可以采用密封胶等具有粘性的材料制成。

上述实施例四和实施例五中的摩擦发电机可应用于压力传感器，由于第一输出电极采用单层石墨烯制成，其具有极好的柔性，因而在弯曲时其方阻变化不大，因此第一输出电极可作为压力传感器的可动电极，第二输出电极采用ITO，ITO电极在平面时方阻较低，因此第二输出电极可作为压力传感器的固定电极，在受压过程中不发生形变，整体方阻基本保持不变，由此可有效的避免压力传感器使用单一的ITO电极或使用单一的石墨烯电极的缺陷。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种摩擦发电机，其特征在于，包括：相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述复合层的表面包括多个纳米尺寸的凸点，所述多个凸点呈阵列方式排布，形成所述纳米凹凸结构。

3.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述导电膜层为高分子聚合物导电膜层。

4.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一输出电极和/或第二输出电极采用柔性导电材料制成。

5.根据权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述柔性导电材料为石墨烯或碳纳米管。

6.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

第二摩擦单元包括第二绝缘基底和所述第二输出电极，所述第二绝缘基底采用PET制成，所述第二输出电极采用氧化铟锡ITO制成。

7.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，

所述第一摩擦单元包括第一绝缘基底、所述第一输出电极和所述复合层，所述第一绝缘基底采用PET制成，所述第一输出电极采用石墨烯制成；

所述第二摩擦单元包括所述第二输出电极和所述复合层，所述第二输出电极采用ITO制成。

8.一种压力传感器，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的摩擦发电机，所述摩擦发电机的第一输出电极复用为所述压力传感器的可动电极，所述第二输出电极复用为所述压力传感器的固定电极，所述第一输出电极采用柔性导电材料制成。

9.一种触控基板，其特征在于，包括如权利要求8所述的压力传感器。

10.一种触控装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的触控基板，还包括：控制单元，与所述触控基板连接，用于接收所述压力传感器输出的电流，并根据所述电流的大小，实现对应的触控。

11.一种柔性可穿戴装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的压力传感器，所述第一输出电极和第二输出电极中的至少一个采用柔性导电材料制成。

12.一种摩擦发电机的制作方法，其特征在于，包括：

形成相对设置的第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括第一输出电极，第二摩擦单元包括第二输出电极，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元的摩擦面上设置有具有纳米凹凸结构表面的复合层，所述复合层包括至少三层膜层，所述至少三层膜层中，位于两侧的膜层为绝缘膜层，位于内侧的膜层中，至少具有一层为导电膜层。

13.根据权利要求12所述的摩擦发电机的制作方法，其特征在于，所述复合层采用如下方法形成：

提供一模板，所述模板的表面具有多个纳米尺寸的孔洞；

在所述模板的表面上形成所述复合层的第一绝缘层；

将所述第一绝缘层从所述模板上剥离，剥离的所述第一绝缘层的表面具有纳米凹凸结构；

在所述第一绝缘层的具有纳米凹凸结构的表面依次形成所述复合层的至少三层膜层中的其他膜层。

14.根据权利要求12所述的摩擦发电机的制作方法，其特征在于，

形成第一摩擦单元的步骤包括：

提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；

通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；

将形成的复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；

形成第二摩擦单元的步骤包括：

提供第二绝缘基底，所述第二绝缘基底采用PET制成；

在所述第二绝缘基底上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述第二绝缘基底和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。

15.根据权利要求12所述的摩擦发电机的制作方法，其特征在于，

形成第一摩擦单元的步骤包括：

提供一铜箔，并通过沉积方法在所述铜箔上沉积单层石墨烯，形成所述第一输出电极；

通过湿法刻蚀工艺，将铜箔刻蚀掉，仅留下所述第一输出电极，并将所述第一输出电极转移到第一绝缘基底上，所述第一绝缘基底采用PET制成；

将形成的一复合层贴覆至所述第一输出电极的表面，形成所述第一摩擦单元；

形成第二摩擦单元的步骤包括：

在形成的另一复合层的不包括纳米凹凸结构的表面上镀一层ITO薄膜，形成所述第二输出电极，所述另一复合层和所述第二输出电极构成所述第二摩擦单元。