CN109130426A - 一种发电单元、复合纳米发电机、系统、传感器和纸张 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种发电单元、复合纳米发电机、系统、传感器和纸张。该发电单元包括依次层叠设置的第一摩擦层、第一导电层、压电模块、第二导电层和第二摩擦层。所述压电模块用于将施加在发电单元的压力转变为电信号，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层用于将摩擦转变为电信号。该发电单元能够通过压电模块和/或摩擦层将机械能转化为电信号，所以该发电单元能够作为物联网中的传感器，并且为传感器提供电能，有利于物联网的快速发展。

Description

一种发电单元、复合纳米发电机、系统、传感器和纸张
技术领域
本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种发电单元、复合纳米发电机、系统、传感器和纸张。
背景技术
物联网，旨在实现互联网上各事物间的信息交流和通信，因此需要大规模的传感器网络和系统。开发面向物联网的微型集成、功能化、轻便灵活和可持续的传感器网络成为发展下一代电子设备的挑战和迫切需求。虽然驱动每个传感器所需的能量可以小至微瓦级，但这些传感器的数量比较庞大，大至数十亿到数万亿的数量级。由于传感器分布广泛，并且电池使用寿命有限、更换及回收难度大，因此，通过电池为物联网中的传感器提供电能成为物联网快速发展的瓶颈。
发明内容
本发明提供了一种发电单元、复合纳米发电机、系统、传感器和纸张，该发电单元能够通过压电模块和/或摩擦层将机械能转化为电信号，所以该发电单元能够作为物联网中的传感器，并且为传感器提供电能，有利于物联网的快速发展。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种发电单元，包括依次层叠设置的第一摩擦层、第一导电层、压电模块、第二导电层和第二摩擦层。
优选地，所述压电模块用于将施加在发电单元的压力转变为电信号，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层用于将摩擦转变为电信号，电信号通过所述第一导电层和/或所述第二导电层输出。
优选地，所述第一摩擦层背离所述第一导电层的一侧的表面材料与所述第二摩擦层背离所述第二导电层的一侧的表面材料之间具有摩擦电极序差异。
优选地，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层均为薄膜状结构，厚度为20μm～150μm。
优选地，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层均为聚合物薄膜。
优选地，所述第二摩擦层采用氟化乙丙烯、聚乙烯或聚二甲基硅氧烷制成。
优选地，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层采用纸基材料制成。
优选地，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层的表面设置有微纳米结构。
优选地，所述压电模块采用聚合物薄膜复合材料制成。
优选地，所述聚合物薄膜复合材料由纳米纤维薄膜和聚合物复合制成。
优选地，所述纳米纤维薄膜采用聚合物纳米纤维制成、且具有微纳米孔。
优选地，所述压电模块采用极化的聚偏氟乙烯透明薄膜或聚偏氟乙烯纳米纤维/聚二甲基硅氧烷复合透明薄膜。
优选地，所述压电模块为薄膜状结构，厚度为50μm～150μm。
优选地，所述压电模块为透明柔性薄膜；所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层为透明柔性薄膜。
优选地，所述第一导电层和所述第二导电层均为透明薄膜电极。
优选地，所述第一导电层和所述第二导电层采用氧化铟锡、纳米银、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯制成。
优选地，所述第一导电层的厚度均为0.5μm～2μm；所述第二导电层的厚度为0.5μm～2μm。
优选地，所述透明薄膜电极为柔性电极。
另外，本发明提供了一种复合纳米发电机，该复合纳米发电机包括至少两个上述技术方案提供的任意一种发电单元。
优选地，所述至少两个发电单元层叠设置。
优选地，所述至少两个发电单元并行排列。
本发明还提供了一种自供电系统，该自供电系统包括上述技术方案提供的任意一种发电单元，或者包括上述技术方案提供的任意一种复合纳米发电机。
优选地，还包括与所述发电单元电连接的储能单元，所述储能单元用于储存所述发电单元或所述复合纳米发电机产生的电信号的电能。
优选地，所述储能单元为纸基超级电容器，所述纸基超级电容器包括夹在纸基材料之间的上电极单元、下电极单元、聚合物隔膜和贯穿上下电极单元的聚合物电解质。
优选地，所述纸基超级电容器设置于所述发电单元的所述第一摩擦层朝向所述第二摩擦层的一侧表面，或者，所述纸基超级电容器设置于所述发电单元的所述第二摩擦层朝向所述第一摩擦层的一侧表面。
优选地，所述第一摩擦层或所述第二摩擦层采用纸基材料，所述纸基超级电容器与采用所述纸基材料的第一摩擦层共用所述纸基材料。
同时，本发明还提供了一种传感器，该传感器包括上述技术方案提供的任意一种发电单元、上述技术方案提供的任意一种复合纳米发电机、或者上述技术方案提供的任意一种自供电系统。
优选地，还包括无线信号发射器，用于将所述发电单元产生的电信号进行无线发射。
优选地，每个所述发电单元单独对应连接至一个无线信号发射器。
最后，本发明还提供了一种纸张，该纸张包括上述技术方案提供的任意一种发电单元、上述技术方案提供的任意一种复合纳米发电机、或者上述技术方案提供的任意一种自供电系统。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种发电单元、纳米发电机、自供电系统、传感器和纸张，该发电单元中的压电模块用于将施加在发电单元的压力转变为电信号，并且第一摩擦层和第二摩擦层用于将摩擦转变为电信号，并将电能提供给物联网中的传感器，能够通过发电单元替代现有技术中为传感器供电的电池，同时，由于发电单元能够将外界输入的机械能转换为电能，为了能够为物联网中数量庞大的传感器供电，可以根据传感器的分布来配置发电单元，因此，该发电单元能够解决现有技术中电池使用寿命有限、更换及回收难度大的问题，能够作为物联网中的传感器，并且为传感器提供电能，有利于物联网的快速发展。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种发电单元的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种复合纳米发电机的结构示意图；
图3a-3b为本发明实施例提供的另一种复合纳米发电机的结构示意图；
图4a-4d为图2中复合纳米发电机中压电模块的发电原理示意图；
图5a-5d为图2中复合纳米发电机中第一摩擦层和第二摩擦层的发电原理示意图；
图6为本发明一种实施例提供的自供电系统的结构示意图；
图7为图6中自供电系统的工作原理示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
本发明实施例提供了一种发电单元、复合纳米发电机、自供电系统、传感器和纸张，复合纳米发电机包括发电单元；自供电系统包括复合纳米发电机；传感器包括发电单元、复合纳米发电机或者自供电系统；上述发电单元能够通过压电模块和/或摩擦层将作用于发电单元的运动、振动、外力等机械能转化为电信号，所以该发电单元能够作为物联网中的传感器，并且为传感器提供电能，有利于物联网的快速发展。该复合纳米发电机能够将作用于复合纳米发电机的运动、振动、外力等机械能转化为电能，能够为物联网中的传感器提供电能，有利于物联网的快速发展。本发明实施例的发电单元利用了在摩擦电极序中的极性存在差异的材料接触时产生表面电荷转移的现象，将外力的机械能转化为电能。
本发明实施例中的“摩擦电极序”，是根据材料对电荷的吸引程度而进行的排序，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。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。需要进一步说明的是，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。
其中，请参考图1，本发明实施例提供的一种发电单元100，该发电单元100包括依次层叠设置的第一摩擦层110、第一导电层120、压电模块130、第二导电层140和第二摩擦层150。
压电模块130用于将施加在发电单元100的压力转变为电信号，第一摩擦层110和第二摩擦层150用于将摩擦转变为电信号，电信号通过第一导电层120和/或第二导电层140输出。
该发电单元100包括夹设在第一导电层120和第二导电层140之间的压电模块130，在发电单元100受到外力F作用时，压电模块130受到外力F作用产生变形，内部产生极化现象，同时在两个相对表面上产生正负电荷，压电模块130能够将外力F转变为电信号，并将电信号通过第一导电层120和第二导电层140输出；同时，发电单元100中的第一摩擦层110和第二摩擦层150能够将摩擦转变为电信号，因此，发电单元100能够通过压电模块130和摩擦层将发电单元100受到的外力F转换为电能，并将电能提供给物联网2中的传感器30，通过发电单元100代替现有技术中的电池，由于发电单元100能够将外界输入的外力F转换为电能，为了能够为物联网2中数量庞大的传感器30提供电能，可以根据传感器30的分布来配置发电单元100。
因此，上述发电单元100解决了现有技术中电池使用寿命有限、更换及回收难度大的问题，能够作为物联网2中的传感器30，并且为传感器30提供电能，进而为物联网2的快速发展提供电力保障，有利于物联网2的快速发展。
一种具体的实施方式中，第一摩擦层110背离第一导电层120的一侧的表面材料与第二摩擦层150背离第二导电层140的一侧的表面材料之间具有摩擦电极序差异。
由于第一摩擦层110的表面材料与第二摩擦层150的表面材料在摩擦电极序中处于不同的位置，即，两种材料之间具有不同的摩擦电特性，从而使得相邻的第一摩擦层110与第二摩擦层150在发生摩擦的过程中能够在表面产生接触电荷。第一摩擦层110和第二摩擦层150均可以为绝缘材料制备的绝缘层。
第一摩擦层110和第二摩擦层150均可以为薄膜状结构，并且可以均为聚合物薄膜，并且第一摩擦层110和第二摩擦层150的厚度均为20μm～150μm，具体厚度可以为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm。
第一摩擦层110和第二摩擦层150均可以采用纸基材料制成，如：各种纤维素基的打印纸等纸张。第二摩擦层150还可以由摩擦序中相对第一摩擦层110而言电负性较强的透明薄膜构成，如：氟化乙丙烯、聚乙烯或聚二甲基硅氧烷等材料。
为了提高发电单元100的发电量，在第一摩擦层110和/或第二摩擦层150的表面设置有微纳米结构。通过在第一摩擦层110和/或第二摩擦层150的表面设置微纳米结构，可以增大第一摩擦层110和/或第二摩擦层150的表面积，进而增大摩擦面积和单位电量，微纳米结构可以为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构或上述结构的组合结构，以及上述结构形成的阵列。
更进一步地，压电模块130可以采用聚合物薄膜复合材料制成，聚合物薄膜复合材料由纳米纤维薄膜和聚合物复合制成，纳米纤维薄膜采用聚合物纳米纤维制成、且具有微纳米孔；压电模块130可以采用极化的聚偏氟乙烯透明薄膜或聚偏氟乙烯纳米纤维/聚二甲基硅氧烷复合透明薄膜，同时，压电模块130还可以采用满足使用要求的其它材料制成，并不限于上述提到的材料。
压电模块130可以为透明柔性薄膜，第一摩擦层110和/或第二摩擦层150也可以为透明柔性薄膜，使发电单元100整体或部分为柔性透明结构。
同时，压电模块130为薄膜状结构、且厚度为50μm～150μm，例如：压电模块130的厚度可以为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm。
在上述各种实施例的基础上，第一导电层120和第二导电层140均可以为透明薄膜电极，透明薄膜电极可以为柔性电极。第一导电层120和第二导电层140可以采用氧化铟锡、纳米银、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯制成。第一导电层120和第二导电层140的厚度均可以为0.5μm～2μm，例如：0.5μm、0.6μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm。第一导电层120和第二导电层140可以通过镀膜工艺形成于压电模块130的表面。
由于第一摩擦层110、第二摩擦层150和压电模块130均为薄膜状结构，并且第一摩擦层110和第二摩擦层150的厚度为20μm～150μm、压电模块130的厚度为50μm～150μm、第一导电层120和第二导电层140的厚度为0.5μm～2μm，因此，包括第一摩擦层110、第二摩擦层150、压电模块130、第一导电层120和第二导电层140的发电单元100厚度较小，发电单元100的厚度可以做到普通的纸张那么薄，上述发电单元100可以设置于空间较小的应用场合。
另外，如图2和图3a结构所示，本发明实施例还提供了一种复合纳米发电机10，该复合纳米发电机10包括至少两个上述实施例提供的任意一种发电单元100。
如图2结构所示，复合纳米发电机10包括层叠设置的至少两个发电单元100，发电单元100的数量至少为两个，具体数量可以为2、3、4……n，n为整数。
如图3a和图3b结构所示，复合纳米发电机10还可以包括并行排列的至少两个发电单元100，同理，发电单元100的数量至少为两个，具体数量可以为2、3、4……n，n为整数。
上述复合纳米发电机10中的多个发电单元100之间可以采用并联和/或串联的电连接方式。
下面结合附图4a-4d对上述发电单元100的压电模块130的发电原理进行说明：
图4a以及图4b结构所示，当发电单元100受到外力F作用时，压电模块130在外力F作用下体积减小且产生变形，极性增大，电子e从第二导电层140流向第一导电层120，此时，压电模块130在外力F的作用下形成正向电流。
如图4c以及图4d结构所示，当发电单元100受到反方向的外力F作用时，压电模块130在反方向的外力F作用下体积减小且产生变形，极性增大，电子e从第一导电层120流向第二导电层140，此时，压电模块130在反方向的外力F作用下形成反向电流。
下面结合附图5a-5d对上述复合纳米发电机10的摩擦发电原理进行说明：
如图5a结构所示，当复合纳米发电机10包括层叠设置的至少两个发电单元100时，相邻两个发电单元100中包括相邻的第一摩擦层110和第二摩擦层150，相邻的第一摩擦层110和第二摩擦层150处于接触状态，并且第一摩擦层110带有负电荷、第二摩擦层150带有正电荷。
如图5b结构所示，当发电单元100之间在外力F的作用下分离时，相邻的第一摩擦层110和第二摩擦层150逐渐分离且两摩擦层之间的电势差逐渐增大，为平衡两摩擦面之间的电势差，电子e由与第一摩擦层110电连接的第一导电层120流向与第二摩擦层150电连接的第二导电层140，从而形成正向电流。当相邻发电单元100之间的间距稳定时电子停止流动，此时，两摩擦面之间的电势差平衡，如图5c结构所示。当两个发电单元100在外力F作用下互相靠拢时，两摩擦面之间的电势差逐渐减小，为了平衡两摩擦面之间的电势差，电子e由第二导电层140流向第一导电层120，直到两摩擦面完全接触，从而形成反向电流。
复合纳米发电机10还可以包括并行排列的多个发电单元100。例如，将若干个发电单元100制备在同一层中，按照阵列形式排列。当物体如手指触摸第一摩擦层110或者在第一摩擦层110上滑动时，除了压电模块130产生的压电势外，由于手指与第一摩擦层110的摩擦电极序不同，可以在第一导电层120和第二导电层140之间感应出电流，或者在第一导电层120与其他导电物体之间感应出电荷。在手指接触不同的发电单元100时，会有相应的电信号产生，可以用作传感器30。
同时，本发明实施例还提供了一种自供电系统1，该自供电系统1包括上述实施例提供的任意一种发电单元100或者上述实施例提供的任意一种复合纳米发电机10。
在上述自供电系统1的基础上，自供电系统1还可以包括与发电单元100电连接的储能单元20，储能单元20用于储存发电单元100或复合纳米发电机10产生的电信号的电能。
如图7结构所示，上述自供电系统1可以包括复合纳米发电机10以及用于存储复合纳米发电机10形成的电能的储能单元20，自供电系统1可以通过储能单元20将复合纳米发电机10生成的电能存储起来，并通过储能单元20为传感器30等电子元件供电。储能单元20可以为普通的薄膜电容器或纸基超级电容器，如图6结构所示，发电单元100的第二摩擦层150为纸基材料制成的第二摩擦层150，纸基超级电容器设置在发电单元100的第二摩擦层150上；纸基超级电容器包括夹在纸基材料之间的上电极单元、下电极单元、聚合物隔膜和贯穿上下电极单元的聚合物电解质。由于储能单元20为纸基超级电容器，因此，储能单元能够储存较多的电能，以为物联网2中的传感器30源源不断地提供它们所需的电能，并替代现有技术中缺点较多的电池，解决现有物联网2因使用电池而产生的瓶颈。
纸基超级电容器设置于发电单元100的第一摩擦层110朝向第二摩擦层150的一侧表面，或者，纸基超级电容器设置于发电单元100的第二摩擦层150朝向第一摩擦层110的一侧表面。
第一摩擦层110或第二摩擦层150可以采用纸基材料，纸基超级电容器与采用纸基材料的第一摩擦层110可以共用纸基材料。
在具体制造过程中，上述自供电系统1的外形尺寸可以根据实际需要随意设置，如常用的一种自供电系统1的具体尺寸可以分别为：长度297mm、宽度210mm、厚度150μm，也可以制作成其它尺寸。
上述自供电系统1中采用的储能单元20可以为纸基电容器，纸基电容器包括两个复合电极和聚合物电解质。聚合物电解质可以贯穿复合电极，并且纸基电容器的隔膜可以采用聚合物电解质薄膜制成。聚合物电解质可以为聚乙烯醇/磷酸体系或聚乙烯醇/硫酸体系等。
当然，上述自供电系统1还可以设置有常用的电路元器件，如：整流电路、滤波电路、交直流转换电路等。
本发明实施例还提供了一种传感器30，该传感器30可以包括上述实施例提供的任意一种发电单元100、上述实施例提供的任意一种复合纳米发电机10、或者上述实施例提供的任意一种自供电系统1。
为了扩大传感器30的使用范围，上述传感器30还可以包括无线信号发射器，无线信号发射器用于将发电单元100产生的电信号进行无线发射。
为了对每个传感器进行精确定位或控制，每个发电单元100单独对应连接至一个无线信号发射器。
由于上述自供电系统1可以包括发电单元100、复合纳米发电机10和自供电系统1中的任意一种，同时，发电单元100能够将施加的外力F转变为电信号，将接触分离或者触摸的动作转变为电信号，与有线或者无线信号发射器件连接，可以将电信号输出，因此，还可以将上述发电单元100、复合纳米发电机10或自供电系统1作为传感器30来使用。
上述发电单元100、复合纳米发电机10、自供电系统1和传感器30的具体应用方式可以包括但不限于以下几种：
方式一，将上述发电单元100制作成纸张，尺寸可以为普通的A4纸张大小，并在发电单元100中的任意一层印刷文字、图形，将多个发电单元100层叠设置制作成复合纳米发电机10，同时，复合纳米发电机10又可以作为书籍或档案，使每个发电单元100构成书籍或档案中的一页；当读者或用户在移动、开合书籍或档案时，发电单元100能够将机械能转化为电能，同时，还可以将产生的电能输入电容器等储能单元20中进行储存。储能单元20与传感器30等电子元器件电连接，即可将用户在移动、开合或翻阅书籍或档案时的机械能转换为电能提供给电子元器件。
同时，由于用户在翻阅书籍或档案的时候能够产生电信号，因此，该书籍或档案既可以被当作传感器30使用，起到对书籍或档案的监控作用，还可以在被翻动或按动的过程中产生电能，同样可以作为发电机来为电子元器件提供电能。
方式二，将多个发电单元100并行排列构成一页纸，每页纸可以由多行发电单元100构成，各行独立工作为独立功能区，每个独立功能区产生独立电信号；在每个发电单元100上印刷文字或图形，并将每个发电单元100单独对应连接至一个无线信号发射器，当读者在翻阅由上述多个发电单元100制成的书籍或档案时，当读者的手指触碰到每个发电单元100时，发电单元100在手指的压力和摩擦作用下产生电信号，形成一个瞬时电压，此瞬时电压能够通过无线信号发射器发射一个无线信号，与电脑等监控装置连接的无线接收器在接收到该无线信号后，通过信号处理可以在电脑等监控装置的显示屏上显示相应信息。
因此，在采用上述发电单元100作为触摸传感器植入多个书籍、档案或文件时，便可以实现智能阅读功能。
方式三，在上述发电单元100的使用过程中，还可以设置与发电单元100相连接的其它电子元器件，以实现相对应的管理功能。例如，可以在书籍或档案的某个位置植入发电单元100、复合纳米发电机10和自供电系统1中的任何一种，并在书籍或档案内置入GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，通过使GPS与发电单元100、复合纳米发电机10或自供电系统1电连接，即可通过发电单元100在档案或书籍的移动或压力作用下为GPS供电，以使与GPS通过无线信号连接的监控装置能够实时对该档案或书籍进行监控，进而实现书籍、档案或文件的智能管理，因此，可将上述发电单元100用于图书馆等类似场合。
上述电子元器件可以为温度传感器、湿度传感器、GPS等各种传感器30，还可以为LED灯、电子手表、电子计算器等用电设备。
最后，本发明还提供了一种纸张，该纸张可以包括上述实施例提供的任意一种发电单元100、上述实施例提供的任意一种复合纳米发电机10、或者上述实施例提供的任意一种自供电系统1。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (30)

1.一种发电单元，其特征在于，包括依次层叠设置的第一摩擦层、第一导电层、压电模块、第二导电层和第二摩擦层。
2.根据权利要求1所述的发电单元，其特征在于，所述压电模块用于将施加在发电单元的压力转变为电信号，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层用于将摩擦转变为电信号，电信号通过所述第一导电层和/或所述第二导电层输出。
3.根据权利要求1或2所述的发电单元，其特征在于，所述第一摩擦层背离所述第一导电层的一侧的表面材料与所述第二摩擦层背离所述第二导电层的一侧的表面材料之间具有摩擦电极序差异。
4.根据权利要求1-3任一项所述的发电单元，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层均为薄膜状结构，厚度为20μm～150μm。
5.根据权利要求4所述的发电单元，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层均为聚合物薄膜。
6.根据权利要求5所述的发电单元，其特征在于，所述第二摩擦层采用氟化乙丙烯、聚乙烯或聚二甲基硅氧烷制成。
7.根据权利要求1-4任一项所述的发电单元，其特征在于，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层采用纸基材料制成。
8.根据权利要求1-7任一项所述的发电单元，其特征在于，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层的表面设置有微纳米结构。
9.根据权利要求1-8任一项所述的发电单元，其特征在于，所述压电模块采用聚合物薄膜复合材料制成。
10.根据权利要求9所述的发电单元，其特征在于，所述聚合物薄膜复合材料由纳米纤维薄膜和聚合物复合制成。
11.根据权利要求10所述的发电单元，其特征在于，所述纳米纤维薄膜采用聚合物纳米纤维制成、且具有微纳米孔。
12.根据权利要求9所述的发电单元，其特征在于，所述压电模块采用极化的聚偏氟乙烯透明薄膜或聚偏氟乙烯纳米纤维/聚二甲基硅氧烷复合透明薄膜。
13.根据权利要求1-12任一项所述的发电单元，其特征在于，所述压电模块为薄膜状结构，厚度为50μm～150μm。
14.根据权利要求1-13任一项所述的发电单元，其特征在于，所述压电模块为透明柔性薄膜；所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层为透明柔性薄膜。
15.根据权利要求1-14任一项所述的发电单元，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均为透明薄膜电极。
16.根据权利要求15所述的发电单元，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层采用氧化铟锡、纳米银、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯制成。
17.根据权利要求15或16所述的发电单元，其特征在于，所述第一导电层的厚度为0.5μm～2μm；所述第二导电层的厚度为0.5μm～2μm。
18.根据权利要求14所述的发电单元，其特征在于，所述透明薄膜电极为柔性电极。
19.一种复合纳米发电机，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-18任一项所述的发电单元。
20.根据权利要求19所述的复合纳米发电机，其特征在于，所述至少两个发电单元层叠设置。
21.根据权利要求19所述的符合纳米发电机，其特征在于，所述至少两个发电单元并行排列。
22.一种自供电系统，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的发电单元，或者包括如权利要求19-21任一项所述的复合纳米发电机。
23.根据权利要求22所述的自供电系统，其特征在于，还包括与所述发电单元电连接的储能单元，所述储能单元用于储存所述发电单元或复合纳米发电机产生的电信号的电能。
24.根据权利要求23所述的自供电系统，其特征在于，所述储能单元为纸基超级电容器，所述纸基超级电容器包括夹在纸基材料之间的上电极单元、下电极单元、聚合物隔膜和贯穿上下电极单元的聚合物电解质。
25.根据权利要求24所述的自供电系统，其特征在于，所述纸基超级电容器设置于所述发电单元的所述第一摩擦层朝向所述第二摩擦层的一侧表面，或者，所述纸基超级电容器设置于所述发电单元的所述第二摩擦层朝向所述第一摩擦层的一侧表面。
26.根据权利要求24所述的自供电系统，其特征在于，所述第一摩擦层或所述第二摩擦层采用纸基材料，所述纸基超级电容器与采用所述纸基材料的摩擦层共用所述纸基材料。
27.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的发电单元、如权利要求19-21任一项所述的复合纳米发电机、或者如权利要求22-26任一项所述的自供电系统。
28.根据权利要求27所述的传感器，其特征在于，还包括无线信号发射器，用于将所述发电单元产生的电信号进行无线发射。
29.根据权利要求28所述的传感器，其特征在于，每个所述发电单元单独对应连接至一个无线信号发射器。
30.一种纸张，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的发电单元、如权利要求19-21任一项所述的复合纳米发电机、或者如权利要求22-26任一项所述的自供电系统。
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