CN108011539A - 柔性电极及其制备方法、摩擦纳米发电机及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了柔性电极及其制备方法、摩擦纳米发电机及其制备方法。该柔性电极包括柔性支撑层和形成在所述柔性支撑层上的导电层，其中，所述导电层为PEDOT:PSS薄膜，且所述柔性电极在自然状态下的形状为褶皱状。褶皱状柔性电极具有良好的导电性、透明性以及可变形性，解决了现有技术中柔性电极的可变形性较差以及不能同时达到良好的导电性、透明性以及可变形性的技术问题。该摩擦纳米发电机可以作为多功能电子皮肤，例如可以收集外界机械能以发电，并将其存储在电容器中，也可以作为压力传感器、热感传感器和紫外线传感器等。

Description

柔性电极及其制备方法、摩擦纳米发电机及其制备方法

技术领域

本发明涉及摩擦纳米发电领域，特别是涉及柔性电极及其制备方法、摩擦纳米发电机及其制备方法。

背景技术

近年来，随着柔性晶体管、集成电路、可拉伸光电器件、可折叠显示屏和电子皮肤等各种革命性功能产品的大量涌现，柔性/可拉伸电子产品取得了飞速的发展。这些产品对其供能设备则提出了更高的要求，希望其具有相当的柔韧性和可拉伸性。然而，少有能源器件可以同时实现柔韧性、高透明度和可拉伸性。另外，市场不断增长的可穿戴电子产品和植入式电子产品，要求其供能设备除柔韧性和可拉伸性之外，也需要符合大规模生产的工业化需求。

摩擦纳米发电机具有结构简单、高效率、无污染、多种工作模式等优点，尤其是单电极模式不仅简化器件结构，而且更加适用于与可穿戴设备结合或直接放置于人体上收集机械能。另外，摩擦纳米发电机由于它自身的输出特性，可以直接作为多功能性的电子皮肤，其功能主要包括自驱动的压力传感器和人体运动监测器。随着外界环境的变化(压力或者运动状况)，摩擦纳米发电机的电信号输出呈现一定的规律变化。

近来报道的可拉伸摩擦纳米发电机主要是采用碳纳米管，石墨烯，银纳米线等导电材料作为电极。但是，这些刚性材料的可拉伸性有限、且难以实现高透光度。现有技术中有利用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为支撑材料、氧化铟锡作为电极以及全氟乙烯丙烯作为摩擦层的高透明度的柔性摩擦纳米发电机。该工作对全氟乙烯丙烯表面进行处理得到纳米阵列结构不仅提高了摩擦纳米发电机的输出，同时也提高了压力传感灵敏度。但是，由于其拉伸性很差，应用时不能满足人体多变运动，使得器件容易损坏，所以，该器件只能用于人体相对平整稳定的部位。这局限了该器件的应用范围。

因此，研究出一种透明、柔软和可拉伸性能好的摩擦纳米发电机作为电子皮肤以满足应用需求有着重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有柔性电极可拉伸性差，从而不适合应用于人体运动的缺点，提供一种柔性电极的制备方法，使得该柔性电极在保持良好的导电性下具有良好的拉伸性。

本发明一个进一步的目的是为了提高柔性电极的透明度。

本发明另一个进一步的目的是满足现在电子皮肤的结构简单化、功能多样化、透明美观等需求。

特别地，本发明提供的柔性电极，包括柔性支撑层和形成在所述柔性支撑层上的导电层，其中，所述导电层为PEDOT:PSS薄膜，且所述柔性电极在自然状态下的形状为褶皱状。

可选地，所述柔性支撑层的材料为具有预设透明度的可拉伸材料。

可选地，所述可拉伸材料为PDMS、水凝胶或有机硅橡胶。

特别地，本发明还提供了一种柔性电极的制备方法，所述柔性电极为上述的柔性电极，所述制备方法包括如下步骤：

将预设质量比的可拉伸材料和固化剂均匀混合，将混合后的所述可拉伸材料和所述固化剂置入第一模具中，并进行固化，以形成具有预设厚度的可拉伸膜；

从所述第一模具中取出所述可拉伸膜，沿着一拉伸方向拉伸所述可拉伸膜，并在拉伸预设比例后将其固定在一平板处；

将PEDOT:PSS溶液施加在所述可拉伸膜处，并进行干燥，以使得所述PEDOT:PSS溶液中的溶剂挥发，从而在所述可拉伸膜表面形成PEDOT:PSS薄膜；

释放表面形成有所述PEDOT:PSS薄膜的可拉伸膜，以使其从拉伸状态恢复至自然状态，从而形成褶皱状的柔性电极。

可选地，将PEDOT:PSS溶液施加在所述可拉伸膜处的方法包括涂覆方式和喷墨方式。

可选地，所述涂覆方式包括如下步骤：

在平行于所述拉伸方向的可拉伸膜的相对两侧分别覆盖一覆盖物；

在两个覆盖物之间留出一空隙，以暴露出预设面积的可拉伸膜，将PEDOT:PSS溶液施加在所述空隙处；

其中，在释放表面形成有所述PEDOT:PSS薄膜的可拉伸膜之前还包括去除所述覆盖物的步骤。

可选地，所述预设质量比为9-11:1；所述覆盖物为Kapton胶带。

可选地，在将PEDOT:PSS溶液施加在所述空隙处，并进行干燥的步骤中，干燥的条件为：在80-120℃下干燥10-60min。

可选地，在进行固化的步骤之前还包括如下步骤：在50-60℃下处理1-2h。

特别地，本发明还提供了一种摩擦纳米发电机，包括：

柔性摩擦层，其内限定一封闭腔体；

由上述的制备方法制备的柔性电极，其形成在所述封闭腔体内；和

导线，其一端与所述柔性电极相接触，另一端从所述柔性摩擦层伸出以连接外电路。

特别地，本发明还提供了摩擦纳米发电机的制备方法，所述摩擦纳米发电机为上述的摩擦纳米发电机，所述制备方法包括如下步骤：

将柔性电极置入具有凹腔的第二模具中；

将引线置入所述第二模具中，并使所述引线一端与所述柔性电极相接触，另一端从所述第二模具伸出；

将柔性摩擦层前驱体和固化剂均匀混合，将混合后的溶液加入所述第二模具中，并在50-60℃下处理1-2h后进行固化；

去除所述第二模具，以获得所述摩擦纳米发电机。

可选地，所述柔性摩擦层的材料为PDMS、水凝胶或有机硅橡胶。

本发明的发明人开创性地提出了褶皱状柔性电极，并由此研发出具有良好的导电性、透明性以及可变形性的柔性电极，解决了现有技术中柔性电极的可变形性较差以及不能同时达到良好的导电性、透明性以及可变形性的技术问题。

根据本发明的方案，在设计之前可以根据对柔性电极的透明度的需求来调整柔性电极的透明度，其中调整透明度的方法非常简单，只需改变PEDOT:PSS薄膜的厚度即可。本发明的柔性电极可以在具有良好的导电性的前提下具有良好的拉伸性。为了达到透明美观的目的，该柔性电极的透明度还可以根据需要进行调节，非常便利。

该摩擦纳米发电机可以作为多功能电子皮肤，例如可以收集外界机械能以发电，并将其存储在电容器中，也可以作为压力传感器、热感传感器和紫外线传感器等。当该摩擦纳米发电机作为压力传感器时，可以通过串联不同阻值的固定电阻来改善压力传感器的量程和反应时间。该摩擦纳米发电机可以防止在人体的不同部位，例如手肘、膝盖、手臂等，从而从输出反应人体部位的运动状态。该摩擦纳米发电机也可以防止在其它可以收集机械能的位置处，并不限于人体。

该摩擦纳米发电机可以在不同拉伸程度下与皮肤摩擦产生稳定的电输出。该摩擦纳米发电机可以作为自驱动电子皮肤，具有压力传感和人体检测的功能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的柔性电极的扫描电子显微镜图；

图2是根据本发明一个实施例的柔性电极的示意性俯视图；

图3是根据本发明一个实施例的柔性电极的制备方法的示意性流程图；

图4是根据本发明一个实施例的柔性电极的截面扫描电子显微镜图；

图5是根据本发明一个实施例的柔性电极的可见光透过率谱图；

图6是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机的示意性透视图；

图7是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机的示意性剖视图；

图8是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机的制备方法的示意性流程图。

图9是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同运动频率下与皮肤摩擦产生的开路电压、短路电流以及短路电量输出性能图；

图10是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同拉伸程度下的方阻值；

图11是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同拉伸程度下与皮肤摩擦产生的电压值；

图12是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同频率下充电容的电压图；

图13是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机与固定电阻串联后，作用在摩擦纳米发电机上的压力与固定电阻两端的电压的关系；

图14是根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机放置于人体手肘部位时，手肘的弯曲角度与电压输出的关系。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的柔性电极的扫描电子显微镜图。由图1可知，该柔性电极10在自然状态下的形状是褶皱状。该柔性电极10可以包括柔性支撑层101和形成在该柔性支撑层101上的导电层102。该导电层102为(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸薄膜，即PEDOT:PSS薄膜。其中，PEDOT:PSS薄膜具有良好的透明度和导电性。本发明的发明人开创性地提出了褶皱状柔性电极10，并由此研发出具有良好的导电性、透明性以及可变形性的柔性电极10，解决了现有技术中柔性电极10的可变形性较差以及不能同时达到良好的导电性、透明性以及可变形性的技术问题。

该柔性支撑层101的材料为具有预设透明度的可拉伸材料。可以根据对透明度高低的需求来选择可拉伸材料。例如，若对可拉伸材料的透明度要求较高，需要较高的透明度，则可拉伸材料可以选择为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。又如，若对可拉伸材料的透明度要求不高，或者需要较低透明度的可拉伸材料，则可拉伸材料可以选择为有机硅橡胶材料。可以理解的是，在其他实施例中，可拉伸材料也可以为其它可以满足要求的材料，例如水凝胶和聚合物凝胶等，并不限于PDMS和有机硅橡胶材料。

图2示出了根据本发明一个实施例的柔性电极的示意性俯视图。如图2所示，该电极层部分地覆盖柔性支撑层101。该电极层沿着柔性支撑层101的轴向方向延伸，并形成在该柔性支撑层101的中心区域。在其它实施例中，该电极层可以全部地覆盖柔性支撑层101，或者以更小面积的方式覆盖在柔性支撑层101的表面。该电极层和柔性支撑层101一起形成褶皱状，使得由此形成的柔性电极10具有一定的可变形性，从而防止柔性电极10由于拉伸性差导致的器件损坏的现象发生。

图3是根据本发明一个实施例的柔性电极的制备方法的示意性流程图。如图3所示，该柔性电极10的制备方法包括如下步骤：

S110、将预设质量比的可拉伸材料和固化剂均匀混合，将混合后的可拉伸材料和固化剂置入第一模具中，并进行固化，以形成具有预设厚度的可拉伸膜；

S120、从第一模具中取出可拉伸膜，沿着一拉伸方向拉伸可拉伸膜，并在拉伸预设比例后将其固定在一平板处；

S130、将PEDOT:PSS溶液施加在可拉伸膜处，并进行干燥，以使得PEDOT:PSS溶液中的溶剂挥发，从而在可拉伸膜表面形成PEDOT:PSS薄膜；

S140、释放表面形成有PEDOT:PSS薄膜的可拉伸膜，以使其从拉伸状态恢复至自然状态，从而形成褶皱状的柔性电极10。

在步骤S110中，第一模具的形状构造成能够使得由该模具制作出的可拉伸膜的形状为长方体、正方体、带有凹槽的长方体或带有凹槽的正方体。其中，预设质量比可以为9:1、10:1或11:1，即可拉伸材料和固化剂的质量比可以是9:1、10:1或11:1，也可以是9-11:1中任一比值。若该预设质量比小于9:1，则所形成的可拉伸膜粘度过大，且可拉伸性能较差。若该预设质量比大于11:1，则所形成的可拉伸膜粘度过小，不易成膜。并且，可以通过调节第一模具的尺寸和可拉伸材料的体积来来调节可拉伸膜的厚度，从而达到控制可拉伸膜厚度的目的，从而控制柔性电极10的透明度。

在一个实施例中，该可拉伸材料例如可以为PDMS或有机硅橡胶。并且在进行固化之前需要进行如下处理，处理温度为50℃、55℃或60℃，也可以是50-60℃中任一温度，处理时间为1h、1.5h或2h，也可以是1-2h中任一数值。

在步骤S120中，可以沿着可拉伸膜的轴向方向(即长度方向)进行拉伸。预设比例可以为50％、100％、120％、140％、160％、180％或200％，也可以为50-200％中任一比例。其中，该可拉伸膜即作为柔性电极10的柔性支撑层101。该可拉伸膜的拉伸比例决定了柔性电极10的拉伸量。因此，可以根据所需要的柔性电极10的拉伸量来确定该可拉伸膜的拉伸比例。此处，平板例如可以为玻璃片或其它表面平整的板。其中，将可拉伸膜固定在平板处，其固定的方法例如可以将可拉伸膜放置在该平板处，再用两个夹子分别夹住该可拉伸膜的两端，以将该拉伸膜的两端固定在平板处，使其处于拉伸状态。

在步骤S130中，将PEDOT:PSS溶液施加在可拉伸膜处的方法包括涂覆方式和喷墨方式。其中，涂覆方式包括如下步骤：

S131、在平行于拉伸方向的可拉伸膜的相对两侧分别覆盖一覆盖物；

S132、在两个覆盖物之间留出一空隙，以暴露出预设面积的可拉伸膜，将PEDOT:PSS溶液施加在空隙处。

在步骤S131中，覆盖物例如可以是Kapton胶带，也可以是其它具有一定粘性，并可以覆盖在可拉伸膜上的覆盖物。该覆盖物的层数决定着PEDOT:PSS薄膜的厚度，进而影响PEDOT:PSS薄膜的导电性和透明度。例如可以在可拉伸膜的相对两侧分别粘贴一层Kapton胶带。

在步骤S132中，该空隙的大小决定着PEDOT:PSS薄膜的大小，从而影响着该PEDOT:PSS薄膜的导电性。例如，若在步骤S110中，该可拉伸膜的形状为带有凹槽的长方体，则该空隙的大小与该凹槽的大小保持一致，或者稍小一些。再如，该可拉伸膜的形状为长方体，即其表面不具有凹槽，则该空隙的宽度一般是大于或等于该可拉伸膜宽度的三分之一，该空隙的长度可以大于或等于该可拉伸膜长度的三分之一。若空隙的长度或宽度过小，则PEDOT:PSS薄膜的导电性较差。

在一个实施例中，将PEDOT:PSS溶液施加在空隙处的方式为，取一定体积例如0.5ml的PEDOT:PSS溶液，并将其滴在空隙处，利用一工具例如玻璃棒或平板等进行刮涂，以使该PEDOT:PSS溶液的液面与该Kapton胶带的高度保持一致。

在步骤S130中，将PEDOT:PSS溶液施加在可拉伸膜处，并进行干燥，其中干燥的温度可以是80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，也可以是80-120℃中任一温度值，干燥的时间可以是10min、20min、40min或60min，也可以是10-60min中任一数值。

图4示出了根据本发明一个实施例的柔性电极的截面扫描电子显微镜图。由图4可知，该柔性电极10的薄膜厚度约为0.7微米。图5示出了根据本发明一个实施例的柔性电极的可见光透过率谱图。如图5可知，所制备得到的柔性电极10在可见光内的透过率达到了85％以上，由此证明了其较高的透明度。

根据本发明的方案，发明人开创性地设计出了一种褶皱状的柔性电极10，从而克服了现有技术中的柔性电极10拉伸性差的缺点。并且在设计之前可以根据对柔性电极10的透明度的需求来调整柔性电极10的透明度，其中调整透明度的方法非常简单，只需改变PEDOT:PSS薄膜的厚度即可。本发明的柔性电极10可以在具有良好的导电性的前提下具有良好的拉伸性。为了达到透明美观的目的，该柔性电极10的透明度还可以根据需要进行调节，非常便利。

图6示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机的示意性透视图。图7示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机的示意性剖视图。如图6和图7所示，该摩擦纳米发电机20可以包括柔性摩擦层201、柔性电极10和导线202，该柔性摩擦层201内限定一封闭腔体，该柔性电极10为前述柔性电极10或由前述柔性电极10的制备方法制备而成的柔性电极10，该柔性电极10形成在封闭腔体内。该导线202一端与柔性电极10相接触，另一端从封闭腔体伸出，以连接外电路。

在一个实施例中，该柔性摩擦层201的材料为具有预设透明度的可拉伸材料。可以根据对透明度高低的需求来选择可拉伸材料。例如，若对可拉伸材料的透明度要求较高，需要较高的透明度，则可拉伸材料可以选择为PDMS。又如，若对可拉伸材料的透明度要求不高，或者需要较低透明度的可拉伸材料，则可拉伸材料可以选择为有机硅橡胶材料。可以理解的是，在其他实施例中，可拉伸材料也可以为其它可以满足要求的材料，例如水凝胶和聚合物凝胶等，并不限于PDMS和有机硅橡胶材料。因此，柔性摩擦层201的材料可以与柔性支撑层101的材料选择为一致。该导线202可以选择为铜箔、铜线、不锈钢箔和铝箔等导电元件。

图8示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机20的制备方法的示意性流程图。如图8所示，该摩擦纳米发电机20的制备方法包括如下步骤：

S210、将柔性电极10置入具有凹腔的第二模具中；

S220、将引线置入第二模具中，并使引线一端与柔性电极10相接触，另一端从第二模具伸出；

S230、将柔性摩擦层201前驱体和固化剂均匀混合，将混合后的溶液加入第二模具中，并在50-60℃下处理1-2h后进行固化；

S240、去除第二模具，以获得摩擦纳米发电机20。

在步骤S210中，第二模具的形状构造成能够使得由该模具制作出的柔性摩擦层201具有一个空腔。这具有两种不同的方案，一种方案是由该模具制作出的柔性摩擦层201为一体成型，其内部具有一个空腔，另一种方案是由该模具制作出的柔性摩擦层201由可以分离的两个部分组成，该两个部分组装在一起时可以在其内部形成一个空腔。

在步骤S230中，将柔性摩擦层201前驱体和固化剂均匀混合，其中，柔性摩擦层201前驱体和固化剂的质量比例如可以为9:1、10:1或11:1，也可以是9-11:1中任一比值。若该质量比小于9:1，则所形成的柔性摩擦层201粘度过大，且可拉伸性能较差。若该质量比大于11:1，则所形成的柔性摩擦层201粘度过小，不易成膜。将混合后的溶液加入第二模具中的方法为，采用一次性注射器取混合后的溶液，并将其灌入到第二模具中。在该步骤中，进行固化之前处理的温度可以为50℃、55℃或60℃，也可以是50-60℃中任一温度，处理时间可以为1h、1.5h或2h，也可以是1-2h中任一数值。通过该制备方法可以制备得到前述的摩擦纳米发电机20。

该摩擦纳米发电机20可以作为多功能电子皮肤，例如可以收集外界机械能以发电，并将其存储在电容器中，也可以作为压力传感器、热感传感器和紫外线传感器等。当该摩擦纳米发电机20作为压力传感器时，可以通过串联不同阻值的固定电阻来改善压力传感器的量程和反应时间。该摩擦纳米发电机20可以防止在人体的不同部位，例如手肘、膝盖、手臂等，从而从输出反应人体部位的运动状态。该摩擦纳米发电机20也可以防止在其它可以收集机械能的位置处，并不限于人体。

该摩擦纳米发电机20可以在不同拉伸程度下与皮肤摩擦产生稳定的电输出。该摩擦纳米发电机20可以作为自驱动电子皮肤，具有压力传感和人体检测的功能。

图9示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同运动频率下与皮肤摩擦产生的开路电压、短路电流以及短路电量输出性能图。在本实验案例中摩擦纳米发电机20的测试过程，利用猪皮和线性电机来模拟人的皮肤和人体运动。其发电机理为：皮肤与PDMS接触时，由于摩擦起电，一部分电子转移到PDMS表面，使得其表面带负电荷，直到饱和。随着皮肤慢慢与PDMS慢慢分开，PDMS表面与大地形成电势差促使电子从PEDOT:PSS电极转移到大地，从而形成电流，直到PEDOT:PSS所带的正电荷与PDMS表面所带的负电荷数量相等。同样的，当皮肤慢慢靠近PDMS时，电子从大地转移到PEDOT:PSS电极，形成相反方向的电流，直到平衡回到初始接触状态。

本实验案例中单个摩擦纳米发电机20的摩擦层面积为6*8cm，其输出结果如图9所示。从图9可以看出，单个摩擦纳米发电机20的开路电压输出在不同频率下保持在162V。其输出的短路电流随着频率的增大而增大，当频率为0.5Hz时，短路电流的峰值为11.1μA，当频率增大到2.5Hz时，短路电流的峰值可以达到21.4μA。其输出的短路电量在不同频率下也几乎不变，保持在73nC左右。结果表明，本发明所述的摩擦纳米发电机20能有效地将机械能转化为电能，并且从短路电流、开路电压、短路电量三个指标都展现出了其优异的性能。

图10示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同拉伸程度下的方阻值。由图10可知，该电极的方阻随着拉伸程度的增大而增大。在初始状态下，其方阻大约为1.4kΩ/□。当电极拉长100％时，方阻为4.7kΩ/□。当器件恢复到原长时，其方阻没有减小，为4.5kΩ/□。图11示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同拉伸程度下与皮肤摩擦产生的电压值。有图11可知，在初始状态下开路电压为181V；当器件拉长10％时，开路电压为205V；当器件拉长20％时，开路电压为244V；当器件拉长40％时，开路电压为231V；当器件拉长80％时，开路电压为258V；当器件拉长100％时，开路电压为242V；当器件恢复到初始状态后，开路电压为179V。结果表面，本发明所述的摩擦纳米发电机20在不同拉伸程度都有很好的电输出，这意味着该摩擦纳米发电机20可在人体运动环境下收集机械能并将其转为电能。

图12示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机在不同频率下充电容的电压图。在该实施例中，摩擦纳米发电机20作为能量采集器时，将电能储存在电容器中，图12为0.47μF的商用电容器在充电过程中两端电压与时间的曲线。从图中可以看出，当频率越大时，由于输出更大，所以充电容的速度越快。摩擦纳米发电机20作为压力传感器时，为了使得测量输出更加稳定，将摩擦纳米发电机20与100MΩ的电阻串联。图13示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机与固定电阻串联后，作用在摩擦纳米发电机20上的压力与固定电阻两端的电压的关系。由图13可知，当压力范围在0.1-3.2N之间时，经过模拟后压力和电压之间的关系为：y＝1.82x+1.53。

摩擦纳米发电机20作为人体检测器时，将其放置在人体手肘部位。图14示出了根据本发明一个实施例的摩擦纳米发电机放置于人体手肘部位时，手肘的弯曲角度与电压输出的关系。如图14可知，将摩擦纳米发电机20放于人体手肘部位，当手肘弯曲30°时，电压为7.9V；当手肘弯曲60°时，电压为10.1V；当手肘弯曲90°时，电压为12.2V。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.柔性电极，其特征在于，包括柔性支撑层和形成在所述柔性支撑层上的导电层，其中，所述导电层为PEDOT:PSS薄膜，且所述柔性电极在自然状态下的形状为褶皱状。

2.根据权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述柔性支撑层的材料为具有预设透明度的可拉伸材料；

其中，所述可拉伸材料为PDMS、水凝胶或有机硅橡胶。

3.柔性电极的制备方法，其特征在于，所述柔性电极为权利要求1或2所述的柔性电极，所述制备方法包括如下步骤：

将预设质量比的可拉伸材料和固化剂均匀混合，将混合后的所述可拉伸材料和所述固化剂置入第一模具中，并进行固化，以形成具有预设厚度的可拉伸膜；

从所述第一模具中取出所述可拉伸膜，沿着一拉伸方向拉伸所述可拉伸膜，并在拉伸预设比例后将其固定在一平板处；

将PEDOT:PSS溶液施加在所述可拉伸膜处，并进行干燥，以使得所述PEDOT:PSS溶液中的溶剂挥发，从而在所述可拉伸膜表面形成PEDOT:PSS薄膜；

释放表面形成有所述PEDOT:PSS薄膜的可拉伸膜，以使其从拉伸状态恢复至自然状态，从而形成褶皱状的柔性电极。

4.根据权利要求3所述的柔性电极的制备方法，其特征在于，将PEDOT:PSS溶液施加在所述可拉伸膜处的方法包括涂覆方式和喷墨方式。

5.根据权利要求4所述的柔性电极的制备方法，其特征在于，所述涂覆方式包括如下步骤：

在平行于所述拉伸方向的可拉伸膜的相对两侧分别覆盖一覆盖物；

在两个覆盖物之间留出一空隙，以暴露出预设面积的可拉伸膜，将PEDOT:PSS溶液施加在所述空隙处；

其中，在释放表面形成有所述PEDOT:PSS薄膜的可拉伸膜之前还包括去除所述覆盖物的步骤。

6.根据权利要求5所述的柔性电极的制备方法，其特征在于，所述预设质量比为9-11:1；所述覆盖物为Kapton胶带；

其中，在将PEDOT:PSS溶液施加在所述空隙处，并进行干燥的步骤中，干燥的条件为：在80-120℃下干燥10-60min。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的柔性电极的制备方法，其特征在于，在进行固化的步骤之前还包括如下步骤：在50-60℃下处理1-2h。

8.摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：

柔性摩擦层，其内限定一封闭腔体；

由权利要求4-7中任一项所述的制备方法制备的柔性电极，其形成在所述封闭腔体内；和

导线，其一端与所述柔性电极相接触，另一端从所述柔性摩擦层伸出以连接外电路。

9.摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述摩擦纳米发电机为权利要求8中的摩擦纳米发电机，所述制备方法包括如下步骤：

将柔性电极置入具有凹腔的第二模具中；

将引线置入所述第二模具中，并使所述引线一端与所述柔性电极相接触，另一端从所述第二模具伸出；

将柔性摩擦层前驱体和固化剂均匀混合，将混合后的溶液加入所述第二模具中，并在50-60℃下处理1-2h后进行固化；

去除所述第二模具，以获得所述摩擦纳米发电机。

10.根据权利要求9所述的摩擦纳米发电机的制备方法，其特征在于，所述柔性摩擦层的材料为PDMS或有机硅橡胶。