CN107994803A

CN107994803A - 一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机及制备方法

Info

Publication number: CN107994803A
Application number: CN201711424575.6A
Authority: CN
Inventors: 郝喜红; 张嘉汉; 李雍; 孙宁宁; 杜金花; 李晓伟; 张利文
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-05-04
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: CN107994803B

Abstract

本发明公开了一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机及制备方法，其核心在于制备了一种同时具有压电性与纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布。通过自组装远场静电纺丝高速收丝法将纺丝液直接纺为上述具有二级微纳结构的无纺布。将该无纺布和其它材料组装为压电摩擦电纳米发电机。该混合纳米发电机包括：第一电极、弹性摩擦层、压电摩擦电活性层、第二电极、高分子聚合物支撑层、粘贴层、导线。本发明提供的纳米发电机为可穿戴器件。本发明制备工艺简易，操作简便，成本低廉，可批量化生产。

Description

一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机及制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地指一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机及制备方法。

背景技术

随着各种不可再生能源的不断消耗，能源危机已变成世界性的问题。开发绿色可再生能源的重要性愈加凸显。对比各种可再生能源，机械能以各种形式广泛存在，如机械振动、波浪涌动、水流流动、人体的运动、风的吹动、声波的振动等均含有或大或小的机械能。压电纳米发电机(PENG)与摩擦电纳米发电机(TENG)可以广泛地收集这些能量。与光伏发电、风力发电、潮汐发电等其它可再生能源相比，PENG与TENG具有不受光照条件、风力条件约束，可收集低频、微小能量的优势。PENG与TENG的俘能特性使其在可穿戴器件的应用方面具有广泛前景。PENG与TENG的输出信号与工作频率相似，二者结合可增加机械能到电能的转化效率。其中，TENG发展迅速，从2012年问世以来，输出电压已由几伏提高到上千伏，受到了学者们的广泛关注。

影响TENG性能的因素主要有材料的摩擦电序、表面形貌、表面粗糙度、表面晶面、表面功能化、表面吸附性、表面液层等。其中，对摩擦电序相差较大的材料进行微/纳米修饰可显著提高TENG的俘能性能。目前，科研工作者选择摩擦电序相差较大的材料，通过光刻法、纳米压印法、电化学阳极氧化法对材料进行进一步处理来制备具有微/纳米结构的摩擦层。比如，专利号为201210185780.2的中国发明专利公开了一种压电摩擦电混合纳米发电机的制备方法，该方法需要通过硅片光刻、有机溶剂清洗、表面硅烷化处理、涂覆聚合物、固化等一系列步骤来制备具有纳米结构的摩擦电层。申请号为201610895331.5的中国发明专利公开了一种双面可穿戴摩擦纳米发电机的制备方法，该方法利用多孔阳极氧化铝模板进行纳米压印，经过清洗、铺膜、紫外光固化、湿法腐蚀模板等一系列步骤，制备了具有纳米柱阵列结构的的巯基-烯材料。上述制备含有微/纳米结构摩擦层的方法工艺复杂、制造成本昂贵、操作难度大、制备周期长、难以大规模生产。这些因素制约了这类方法的产业化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机及制备方法。通过自组装远场静电纺丝高速收丝法可得到该结构，纳米线包覆微米球的二级微纳结构可有效增加材料的粗糙度，提高TENG的俘能性能。

本发明提供了一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，包括：第一电极、小孔、弹性摩擦层、导线、压电摩擦电活性层、第二电极、高分子聚合物支撑层、粘贴层；其特征在于所述弹性摩擦层紧贴于第一电极的下表面，且在弹性摩擦层上设有孔；所述压电摩擦电活性层位于弹性摩擦层下方，且与弹性摩擦层非紧密接触；所述第二电极紧贴于压电摩擦电活性层的下表面；所述高分子聚合物支撑层紧贴于第二电极的下表面；所述粘贴层的侧边与高分子聚合物支撑层的侧边紧密粘连；所述导线有两根，两根导线的一端分别与第一电极与第二电极相连；所述第一电极和第二电极作为压电和摩擦电混合纳米发电机的输出电极。

进一步的，所述第一电极的材质为导电纤维布。

进一步的，所述弹性摩擦层为弹性橡胶薄膜，其成分为丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、乳胶中的任意一种；所述弹性摩擦层上孔的孔径为0.5 mm ~ 5 mm，此孔用来引出导线。

进一步的，所述压电摩擦电活性层的材质为基于纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布，制造所述无纺布的原料为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种。制造所述无纺布的方法为远场静电纺丝高速收丝法，纺丝液中聚合物的浓度为8 wt% ~ 12 wt%，接收器转速为2000 ~ 3000 rpm。

进一步的，所述第二电极选用导电材料，导电纤维布、石墨烯、金、银、铜、镍、铬中的任意一种。

进一步的，所述高分子聚合物支撑层的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)中的任意一种。

进一步的，所述粘贴层的制造原料为二甲基硅烷(PDMS)，其粘贴方式具有可重复性，多次剥离后任然可以反复粘贴，满足器件在日常生活中的使用需求。

进一步的，所述导线选用导电材料，铂、金、银、铜、镍、铬中的任意一种。

进一步的，所述第一电极、弹性摩擦层和高分子聚合物支撑层的厚度为70μm ~150μm；所述压电摩擦电活性层的厚度为20μm ~ 30μm；所述第二电极的厚度为150 nm ~150μm。所述粘贴层的厚度为100μm ~ 600μm。

进一步的，所述粘贴层与弹性摩擦层相接触的表面具有孔结构，孔结构的直径为80 nm ~ 80μm，且粘贴层除与弹性摩擦层需要接触的表面外的其他表面均为光滑的。

本发明提供的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机的有益效果在于，发电机中的压电摩擦电活性层不仅具有良好的摩擦电俘能性能，还具有一定的压电性。在外力或形变作用下，混合纳米发电机同时进行压电俘能与摩擦电俘能。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

与光刻法、纳米压印法、电化学阳极氧化法制备纳米结构的方法相比，本发明采用自组装远场静电纺丝高速收丝法将铁电聚合物胶体直接纺成含有纳米线包覆微米球二级微纳结构的材料，不需要繁琐的制备工艺与操作难度较大的刻蚀技术。此外，本发明可以大面积制备材料，不需要多种化学药品，具有原料成本与时间成本的双重优势。

本发明可以使材料同时具有压电性与较好的摩擦电俘能性能。静电纺丝过程中电场力的作用使偶极子偏转到同一方向，高速收丝器的拉伸作用使纤维的长度增长，更容易使聚合物分子形成分子链更长的β-相结构。基于上述原因，该材料有了一定的压电性。如图2所示收丝器在高速旋转时会搅动空气，使射流在电场力、重力、库仑力之外还受到了风力，由于聚合物胶体浓度较低，部分聚合物会发生团聚，射流中聚合物浓度大的部分形成微米球，浓度小的部分形成纳米线。纳米线由于质量远小于微米球受风力影响较大，合力方向斜向上，而微米球的合力方向斜向下，因此纳米线最终包覆于微米球的上表面。微米球的存在使材料表面发生凸起，由二维结构变为三维结构，增加了材料的粗糙度，包覆其上的纳米线进一步增加了材料的粗糙度，上述两种因素增强了材料的摩擦电覆能性能。

与其它可穿戴纳米发电机相比，本发明提供的基于二级微纳结构的压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机中可与衣服缝合到一起的所述第一电极和所述弹性摩擦层能够反复清洗，且清洗后不会破环纳米发电机的整体结构。

附图说明

图1为本发明的纳米发电机结构示意图。

图2为静电纺丝高速收丝过程中射流上的微米球与纳米线的受力分析图。

图3为本发明的压电摩擦电活性层放大2000的SEM图。

图4为本发明的电摩擦电活性层放大20000倍的SEM图。

图5为具有粗细均匀的二维纤维结构的无纺布放大20000倍的SEM图。

图6为具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构的无纺布放大20000倍的SEM图。

图7为粗细均匀的具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构和具有纳米线包覆微米球二级微纳结构的压电摩擦电活性层的无纺布的俘能输出电压曲线图。

图8为压电摩擦电活性层未经退火处理和在100 ℃退火20 min后用1 Hz，25 N左右手掌力量的拍打下的输出开路电压信号图。

图9为实施例1所得压电摩擦电活性层在退火处理前和100 ℃退火20 min后分别在10 Hz频率下测定的电滞回线图。

图中，第一电极1、孔2、弹性摩擦层3、导线4、压电摩擦电活性层5、第二电极6、高分子聚合物支撑层7、粘贴层8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围；其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，包括：第一电极1、孔2、弹性摩擦层3、导线4、压电摩擦电活性层5、第二电极6、高分子聚合物支撑层7、粘贴层8，其特征在于所述弹性摩擦层3紧贴于第一电极1的下表面，且在弹性摩擦层3上设有孔2；所述压电摩擦电活性层5位于弹性摩擦层下方，且与弹性摩擦层3非紧密接触；所述第二电极6紧贴于压电摩擦电活性层5的下表面；所述高分子聚合物支撑层7紧贴于第二电极6的下表面；所述粘贴层8的侧边与高分子聚合物支撑层7的侧边紧密粘连；所述导线4有两根，两根导线4的一端分别与第一电极1与第二电极6相连；所述第一电极1和第二电极6作为压电和摩擦电混合纳米发电机的输出电极。

进一步的，所述第一电极1的材质为导电纤维布。

进一步的，所述弹性摩擦层3为弹性橡胶薄膜，其成分为丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、乳胶中的任意一种；所述弹性摩擦层3上孔2的孔径为0.5 mm-5 mm，孔2用来引出导线4。

进一步的，所述压电摩擦电活性层5的材质为基于纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布，制造所述无纺布的原料为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)中的任意一种。

进一步的，所述第二电极6选用导电纤维布、石墨烯、金、银、铜、镍、铬中的任意一种。

进一步的，所述高分子聚合物支撑层7的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)中的任意一种。

进一步的，所述粘贴层8的制造原料为二甲基硅烷(PDMS)，其粘贴方式具有可重复性，多次剥离后任然可以反复粘贴，满足器件在日常生活中的使用需求。

进一步的，所述导线4选用导电材料，铂、金、银、铜、镍、铬中的任意一种。

进一步的，所述第一电极1、弹性摩擦层3和高分子聚合物支撑层7的厚度为70μm ~150μm；所述压电摩擦电活性层5的厚度为20μm ~ 30μm；纳米线包覆微米球二级微纳结构中纳米线的直径为50 nm ~ 200 nm，微米球直径为1μm ~ 6μm；所述第二电极6的厚度为150nm ~ 150μm。所述粘贴层8的厚度为100μm ~ 600μm。

进一步的，所述粘贴层8与弹性摩擦层3相接触的表面具有孔结构，孔结构的直径为80 nm ~ 80μm，且粘贴层8除与弹性摩擦层3需要接触的表面外的其他表面均为光滑的。

基于纳米线包覆微米球结构的无纺布的制备步骤为：

量取9 mL ~ 10 mL N,N-二甲基甲酰胺与5 mL ~ 10 mL丙酮于烧杯中，在其中加入1.3 g ~ 1.5 g聚合物粉体，磁力搅拌30 min ~ 60 min，静置30 min ~ 60 min得到均匀无泡的纺丝液；所制纺丝液中聚合物的浓度为8 wt% ~ 12 wt%。

将上述纺丝液在正电压为15 kV ~ 20 kV，负电压为-2 kV ~ -2.5 kV，纺丝液推送速度为1 mL/h，针头到接收器的距离为8 cm ~ 10 cm，接收器转速为2000–3000 rpm，纺丝时间为230 min ~ 300 min的条件下进行静电纺丝，得到厚度为20 ~ 30μm的同时具有压电性与纳米线包覆微米球结构的无纺布。

结合图1，一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机的制备方法：

（1）将第一电极1与弹性摩擦层3紧密粘连，将一根导线4的一端与第一电极1连接，将与第一电极1相连接导线4从小孔2引出，构成结构一；

（2）将压电摩擦电活性层5、第二电极6与高分子聚合物支撑层7依次紧密粘连，将两块粘贴层8的侧边分别与高分子聚合物支撑层7的侧边紧密粘连，保证具有微孔结构的表面朝向弹性摩擦层3，将导线4的一端分别与第二电极6连接，构成结构二；

（3）将所述结构一缝到衣物上，保证结构一中的第一电极1与衣物相接触；

（4）将结构二粘贴到结构一上，保证粘贴层8具有微孔结构的表面与弹性摩擦层3紧密接触。

如图2所示：为静电纺丝高速收丝过程中射流上的微米球与纳米线的受力分析图，其中高速收丝器带负电荷，微米球与纳米线带正电荷。P₁、P₂与P₃分别为将微米球简化而成的质点、将纳米线上的一点简化而成的质点与将纳米线上的另一点简化而成的质点；F _w1与F _w2分别为P₁与P₂所受风力；C ₁与C ₂分别为P₁与P₂的空气阻力系数；ρ为空气密度；v为收丝器在高速旋转时产生的风在P₁、P₂位置处的风速，由于P₁、P₂位置接近，因此在这两点位置处的风速取相同值，运动过程中的P₁、P₂在风速v方向上速度的分量较小，忽略不计；A ₁与A ₂分别为P₁所代表的微米球与P₂所代表的纳米线上的一点的迎风面积；G ₁与G ₂分别为P₁与P₂所受重力；m ₁与m ₂分别为P₁与P₂的质量；g为重力加速度；F _c1与F _c2分别为P₁与P₂所受静电场的电场力；q ₁、q ₂与q ₃分别为P₁、P₂与P₃所带电荷量；E为静电场在P₁、P₂位置处的电场强度，由于P₁、P₂位置接近，因此在这两点位置处的电场强度取值相同，微米球与纳米线之间的库伦斥力较小，忽略不计；F _CF1与F _CF2分别为P₁与P₂所受力的合力；F _c2-3为P₃与P₂之间相互作用的库伦斥力；r为P₃与P₂之间的距离。

如图7所示：按实施例1所述步骤组装，在1 Hz，25 N左右手掌力量的拍打下的输出开路电压信号。其中，区域(I)与具有粗细均匀的二维纤维结构的无纺布相对应；区域(II)与具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构的无纺布相对应；区域(III)与具有纳米线包覆微米球二级微纳结构的压电摩擦电活性层相对应。

实施例1

（1）量取9 mL N,N-二甲基甲酰胺与6 mL丙酮于烧杯中，在其中加入1.4013 g 聚合物粉体，磁力搅拌60 min，静置60 min得到均匀无泡的纺丝液；

（2）将上述纺丝液在正电压为15 kV，负电压为-2.5 kV，纺丝液推送速度为1 mL/h，针头到接收器的距离为8 cm，接收器转速为2800 rpm，纺丝时间为300 min的条件下进行静电纺丝，得到厚度为30μm的的同时具有压电性与纳米线包覆微米球结构的无纺布，将该无纺布剪为长宽均为42 mm的小块；

（3）将一块143μm厚、长宽均为40 mm的导电纤维布作为第一电极1；将85μm厚、长宽均为50 mm的丁晴橡胶作为弹性摩擦层3；在弹性摩擦层上打一个直径1 mm的圆孔作为小孔2；将长度为150 mm，直径为246μm的铜线作为导线4。将上述第一电极1与弹性摩擦层3紧密粘连，将一根导线4的一端与第一电极1连接，将与第一电极1相连接那一根导线4从小孔2引出，构成结构一；

（4）将步骤（2）所得其中一块30μm厚、长宽均为42 mm的无纺布作为压电摩擦电活性层5；将一块143μm厚、长宽均为40 mm的导电纤维布作为第二电极6；将一块75μm厚、长宽均为50 mm的呈波浪状M形弯曲的聚酰亚胺膜作为高分子聚合物支撑层7；将两块75μm厚、长50mm、宽15 mm的二甲基硅烷膜作为粘贴层8；将长度为150 mm，直径为246μm的铜线作为导线4。将上述压电摩擦电活性层5、第二电极6与高分子聚合物支撑层7依次紧密粘连；粘贴层8的一表面具有微孔结构，其它表面均光滑，将两块粘贴层8的侧边分别与高分子聚合物支撑层7的侧边紧密粘连，保证具有微孔结构的表面朝向弹性摩擦层3，将导线4的一端分别与第二电极6连接，构成结构二；

（5）将所述结构一缝到手套上，保证结构一中的第一电极1与手套相接触；

（6）将结构二粘贴到结构一上，保证粘贴层8具有微孔结构的表面与弹性摩擦层3紧密接触。

实施例2

（1）量取10 mL N,N-二甲基甲酰胺与5 mL丙酮于烧杯中，在其中加入1.3547 g 聚合物粉体，磁力搅拌30 min，静置30 min得到均匀无泡的纺丝液；

（2）将上述纺丝液在正电压为15 kV，负电压为-2.5 kV，纺丝液推送速度为1 mL/h，针头到接收器的距离为10 cm，接收器转速为2800 rpm，纺丝时间为230 min的条件下进行静电纺丝，得到厚度为20μm的的同时具有压电性与纳米线包覆微米球结构的无纺布，将该无纺布剪为长宽均为42 mm的小块；

实施例3

（1）量取9 mL N,N-二甲基甲酰胺与5 mL丙酮于烧杯中，在其中加入1.4567 g 聚合物粉体，磁力搅拌60 min，静置30 min得到均匀无泡的纺丝液；

（2）将上述纺丝液在正电压为20 kV，负电压为-2.5 kV，纺丝液推送速度为1 mL/h，针头到接收器的距离为8 cm，接收器转速为2800 rpm，纺丝时间为260 min的条件下进行静电纺丝，得到厚度为24μm的的同时具有压电性与纳米线包覆微米球结构的无纺布，将该无纺布剪为长宽均为42 mm的小块；

对比例1

通过实施例1制备的具有纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布的2000倍和20000倍扫描电镜图分别如图3、图4所示；具有粗细均匀的二维纤维结构的无纺布的20000倍扫描电镜图如图5所示；具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构的无纺布的20000倍扫描电镜图如图6所示。

由图可知，图5所示无纺布具有粗细均匀的二维纤维结构，材料表面有一定的粗糙度；图6所示无纺布在图5所示无纺布的基础上增加了微米球，使材料表面出现了三维结构；图3、图4为本发明实施例1所得无纺布，该材料表面不仅具有因微米球凸起而形成的三维结构，而且还具有纳米线包覆微米球的二级维纳结构，粗糙度最大。

对比例2

表面具有粗细均匀的二维纤维结构的无纺布、表面具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构的无纺布及表面具有纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布分别按照实施例1中所述制备方法，组装为压电摩擦电混合纳米发电机，在1 Hz，25 N左右手掌力量的拍打下的输出开路电压信号如图7所示。

由图7可知，表面具有粗细均匀的二维纤维结构的无纺布的俘能输出峰峰电压约为165 V，表面具有微米球三维结构但不具有纳米线包覆结构的无纺布的俘能输出峰峰电压约为224 V，表面具有纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布的俘能输出峰峰电压约为333 V。自组装远场静电纺丝高速收丝法制备得到的具有纳米线包覆结构无纺布的表面粗糙度显著增加，俘能性能亦随之增强。

对比例3

通过实施例1制备压电摩擦电活性层在退火处理前与100 ℃退火20 min后在1 Hz，25N左右手掌力量的拍打下的输出开路电压信号见图8；实施例1所得压电摩擦电活性层在退火处理前与100 ℃退火20 min后分别在10 Hz频率下测定的电滞回线图如图9所示。

如图所示，退火处理破坏了纳米线包覆微米球二级微纳结构无纺布中的β晶相，β晶相转变为α晶相，电滞回线由纤细的铁电型回线在退火后变得粗胖，铁电相消失。退火后材料不再具有压电性，纳米发电机俘能性能减弱，输出峰电压由330 V左右下降为不足310V。

Claims

1.一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，包括：第一电极、小孔、弹性摩擦层、导线、压电摩擦电活性层、第二电极、高分子聚合物支撑层、粘贴层，其特征在于所述弹性摩擦层紧贴于第一电极的下表面，且在弹性摩擦层上设有孔；所述压电摩擦电活性层位于弹性摩擦层下方，且与弹性摩擦层非紧密接触；所述第二电极紧贴于压电摩擦电活性层的下表面；所述高分子聚合物支撑层紧贴于第二电极的下表面；所述粘贴层的侧边与高分子聚合物支撑层的侧边紧密粘连；所述导线有两根，两根导线的一端分别与第一电极，第二电极相连；所述第一电极和第二电极作为压电和摩擦电混合纳米发电机的输出电极。

2.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述第一电极的材质为导电纤维布。

3.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述弹性摩擦层为弹性橡胶薄膜，所述弹性摩擦层的成分为丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、乳胶中的任意一种，所述弹性摩擦层上有直径为0.5 mm-5 mm的小孔。

4.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述压电摩擦电活性层的材质为基于纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布，制造所述无纺布的原料为聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-co-三氟氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯)乙烯中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述第二电极选用导电材料，导电纤维布、石墨烯、金、银、铜、镍、铬中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述粘贴层的制造原料为二甲基硅烷(PDMS)。

7.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述粘贴层与弹性摩擦层相接触的表面具有孔结构，孔结构的直径为80 nm ~ 80μm，且粘贴层除与弹性摩擦层需要接触的表面外的其他表面均为光滑的。

8.根据权利要求1所述的一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机，其特征在于，所述第一电极、弹性摩擦层和高分子聚合物支撑层的厚度为70μm ~ 150μm；所述压电摩擦电活性层的厚度为20μm ~ 30μm；所述第二电极的厚度为150 nm ~ 150μm，所述粘贴层的厚度为100μm ~ 600μm。

9.一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机的制备方法，包括以下步骤：

第一步：纳米线包覆微米球二级微纳结构的无纺布的制备步骤：

1) 量取9 mL ~ 10 mL N,N-二甲基甲酰胺与5 mL ~ 10 mL丙酮于烧杯中，在其中加入1.3 g ~ 1.5 g聚合物粉体，磁力搅拌30 min ~ 60 min，静置30 min ~ 60 min得到均匀无泡的纺丝液；

2) 将上述纺丝液在正电压为15 kV ~ 20 kV，负电压为-2 kV ~ -2.5 kV，纺丝液推送速度为1 mL/h，针头到接收器的距离为8 cm ~ 10 cm，接收器转速为2800 rpm，纺丝时间为230 min ~ 300 min的条件下进行静电纺丝，得到厚度为20 ~ 30μm的同时具有压电性与纳米线包覆微米球结构的无纺布；

第二步：一种压电摩擦电混合可穿戴纳米发电机的制备方法：

1) 将第一电极1与弹性摩擦层3紧密粘连，将一根导线4的一端与第一电极1连接，将与第一电极1相连接导线4从小孔2引出，构成结构一；

2) 将压电摩擦电活性层5、第二电极6与高分子聚合物支撑层7依次紧密粘连，将两块粘贴层8的侧边分别与高分子聚合物支撑层7的侧边紧密粘连，保证具有微孔结构的表面朝向弹性摩擦层3，将导线4的一端分别与第二电极6连接，构成结构二；

3) 将所述结构一缝到衣物上，保证结构一中的第一电极1与衣物相接触；

4) 将结构二粘贴到结构一上，保证粘贴层8具有微孔结构的表面与弹性摩擦层3紧密接触。