CN109951099A - 基于公共电极的摩擦发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于公共电极的摩擦发电机，包括：两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件；在两个第一摩擦组件之间，至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件交替层叠设置；第一摩擦组件至少包括：第一电极层；第二摩擦组件包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层；第三摩擦组件包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层；第一电极层、第一公共电极层和第二公共电极层为信号输出端。该摩擦发电机整体厚度小，单位体积内的发电量高。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦发电技术领域，具体涉及一种基于公共电极的摩擦发电机。
背景技术
摩擦发电机已广泛应用在多个领域中。现有技术中的摩擦发电机存在着发电量较小等问题，在一些应用场景下，为了增加发电量，人们通常会将多个单独的摩擦发电机通过双面胶层叠加设置在一起，图1示出了四个摩擦发电机的叠加设置图，如图1所示，每个摩擦发电机包括：第一电极层101、高分子聚合物薄膜层102、第二电极层103和聚合物平面层104，第一电极层101和高分子聚合物薄膜层102相对的两个表面构成摩擦界面，通过双面胶层105将四个摩擦发电机粘贴在一起，从而将四个摩擦发电机叠加设置在一起。虽然将四个单独的摩擦发电机叠加在一起能够在一定程度上增加发电量，但是摩擦发电机经叠加后厚度较大，导致单位体积内的发电量较小，很难满足用户使用需求。因此，现有技术中缺少一种单位体积内的发电量高的摩擦发电机。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于公共电极的摩擦发电机，用于解决现有技术中摩擦发电机单位体积内的发电量较小的问题。
本发明提供一种基于公共电极的摩擦发电机，包括：两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件；在两个第一摩擦组件之间，至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件交替层叠设置；
第一摩擦组件至少包括：第一电极层；
第二摩擦组件包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层；
第三摩擦组件包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层；
其中，第一电极层、第一公共电极层和第二公共电极层为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
进一步地，第一公共电极层为金属网格结构；第一高分子聚合物薄膜层和/或第二高分子聚合物薄膜层还部分填充在第一公共电极层的金属网格结构中。
进一步地，第三摩擦组件为一体设置，第三高分子聚合物薄膜层和第四高分子聚合物薄膜层分别粘附在第二公共电极层的两侧表面上。
进一步地，第二公共电极层为双面具有胶膜的导电胶布，第三高分子聚合物薄膜层和第四高分子聚合物薄膜层分别粘附在导电胶布双面的胶膜上。
进一步地，第三高分子聚合物薄膜层和第四高分子聚合物薄膜层为相同材料，第三高分子聚合物薄膜层和第四高分子聚合物薄膜层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
进一步地，第一高分子聚合物薄膜层上设置有第一凸起阵列结构；和/或，第二高分子聚合物薄膜层上设置有第二凸起阵列结构；和/或，第三高分子聚合物薄膜层上设置有第三凸起阵列结构；和/或，第四高分子聚合物薄膜层上设置有第四凸起阵列结构。
进一步地，第二摩擦组件为一体设置，第一公共电极层通过注塑或热压工艺设置于第一高分子聚合物薄膜层和第二高分子聚合物薄膜层之间。
进一步地，第一公共电极层被第一高分子聚合物薄膜层和第二高分子聚合物薄膜层包裹。
进一步地，第一高分子聚合物薄膜层和第二高分子聚合物薄膜层为相同材料，第一高分子聚合物薄膜层和第二高分子聚合物薄膜层采用聚二甲基硅氧烷薄膜。
进一步地，第一凸起阵列结构、第二凸起阵列结构、第三凸起阵列结构和/或第四凸起阵列结构通过注塑或热压工艺制作得到。
进一步地，第一摩擦组件还包括：第五高分子聚合物薄膜层；第五高分子聚合物薄膜层设置在第一电极层靠近第二摩擦组件或第三摩擦组件的一侧表面上。
进一步地，基于公共电极的摩擦发电机还包括：居间层；居间层设置在第一摩擦组件和第二摩擦组件之间，和/或，设置在第二摩擦组件和第三摩擦组件之间，和/或，设置在第三摩擦组件和第一摩擦组件之间。
进一步地，居间层为居间薄膜层或者居间电极层。
进一步地，第一凸起阵列结构、第二凸起阵列结构、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构为多个凸起按照矩形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在相应表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上；
凸起的形状为半球形、圆柱形、棱柱形或棱锥形；带状结构按照井字、叉字、斑马线型、十字或口字的形状阵列排列。
进一步地，至少一个第二摩擦组件的数量大于至少一个第三摩擦组件的数量。
本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机，包括两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件，第二摩擦组件包括层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层，第三摩擦组件包括层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层。本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机整体厚度较小，与现有技术中叠加在一起的多个单独的摩擦发电机相比，减少了聚合物平面层、电极层以及双面胶层，并且提高了发电能力，有效地提高了单位体积内的发电量。另外，本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机不仅单位体积内的发电量高、工作性能稳定，整个摩擦发电机更具一致性，延长了整个摩擦发电机使用寿命的同时还具有制作工艺简单、成本低廉、适合大规模工业生产的优点。
附图说明
图1示出了四个摩擦发电机的叠加设置图；
图2为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例一的截面结构示意图；
图3为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例二的截面结构示意图；
图4为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例三的截面结构示意图。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
本发明提供了一种基于公共电极的摩擦发电机，包括：两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件；在两个第一摩擦组件之间，至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件交替层叠设置；第一摩擦组件至少包括：第一电极层；第二摩擦组件包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层；第三摩擦组件包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层；其中，第一电极层、第一公共电极层和第二公共电极层为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。本领域技术人员可根据实际需要对至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件的数量进行设置，此处不做限定。其中，至少一个第二摩擦组件的数量可大于至少一个第三摩擦组件的数量。
图2为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例一的截面结构示意图，如图2所示，基于公共电极的摩擦发电机包括：两个第一摩擦组件210、两个第二摩擦组件220和一个第三摩擦组件230。在两个第一摩擦组件210之间，两个第二摩擦组件220和一个第三摩擦组件230交替层叠设置，即第三摩擦组件230设置在两个第二摩擦组件220之间。
其中，第一摩擦组件210包括：第一电极层；第二摩擦组件220包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层221、第一公共电极层222和第二高分子聚合物薄膜层223；第三摩擦组件230包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层231、第二公共电极层232和第四高分子聚合物薄膜层233。
为了便于进行描述，按照摩擦组件的层叠顺序，将两个第一摩擦组件210分别称为第一个第一摩擦组件210和第二个第一摩擦组件210，将两个第二摩擦组件220分别称为第一个第二摩擦组件220和第二个第二摩擦组件220。
如图2所示，第一个第一摩擦组件210和第一个第二摩擦组件220相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件220和第三摩擦组件230相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件230和第二个第二摩擦组件220相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件220和第二个第一摩擦组件210相对的两个表面构成摩擦界面，即第一个第一摩擦组件210中的第一电极层和第一个第二摩擦组件220中的第一高分子聚合物薄膜层221相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件220中的第二高分子聚合物薄膜层223和第三摩擦组件230中的第三高分子聚合物薄膜层231相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件230中的第四高分子聚合物薄膜层233和第二个第二摩擦组件220中的第一高分子聚合物薄膜层221相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件220中的第二高分子聚合物薄膜层223和第二个第一摩擦组件210中的第一电极层相对的两个表面构成摩擦界面。第一电极层、第一公共电极层222和第二公共电极层232为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
在本发明中，第一公共电极层222为金属网格结构，第一公共电极层222可通过注塑或热压工艺设置于第一高分子聚合物薄膜层221和第二高分子聚合物薄膜层223之间。
第三摩擦组件230可为一体设置，第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233分别粘附在第二公共电极层232的两侧表面上。具体地，第二公共电极层232可为双面具有胶膜的导电胶布，第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233分别粘附在导电胶布双面的胶膜上，即第三高分子聚合物薄膜层231粘附在导电胶布其中一面的胶膜上，第四高分子聚合物薄膜层233粘附在导电胶布另一面的胶膜上，使得第三高分子聚合物薄膜层231、第二公共电极层232和第四高分子聚合物薄膜层233紧密地粘附在一起，结合强度高，有效地增强了第三摩擦组件230的牢固度，使整个第三摩擦组件230更具一致性，性能更加稳定。
其中，第一高分子聚合物薄膜层221、第二高分子聚合物薄膜层223、第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233的材料可相同或不同，本领域技术人员可根据实际需要对第一高分子聚合物薄膜层221、第二高分子聚合物薄膜层223、第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233的材料进行设置，此处不做限定。其中，第一高分子聚合物薄膜层221和第二高分子聚合物薄膜层223可为相同材料，第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233可为相同材料，第二高分子聚合物薄膜层223的材料和第三高分子聚合物薄膜层231的材料之间应具有一定的极性差异，以便获得较好的摩擦发电效果。优选地，第一高分子聚合物薄膜层221和第二高分子聚合物薄膜层223采用聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS)，第三高分子聚合物薄膜层231和第四高分子聚合物薄膜层233采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)。
如图1和图2所示，本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机与图1所示的叠加在一起的四个单独的摩擦发电机相比，减少了四层聚合物平面层、三层电极层以及三层双面胶层，其中，现有技术中的单层聚合物平面层的厚度大约为0.25mm，单层电极层的厚度大约为0.1mm，单层双面胶层的厚度大约为0.05mm，因此，与图1所示的叠加在一起的四个单独的摩擦发电机相比，本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机的整体厚度大约减少了1.45mm。另外，经实验测试，与图1所示的叠加在一起的四个单独的摩擦发电机相比，本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机的发电能力提高了10％至15％，从而有效地提高了单位体积内的发电量。
当第一公共电极层222采用金属网格结构时，第一高分子聚合物薄膜层221和/或第二高分子聚合物薄膜层223还部分填充在第一公共电极层222的金属网格结构中。具体地，由于金属网格结构的存在，在制备第二摩擦组件220的过程中，用于制作第一高分子聚合物薄膜层221的第一高分子聚合物材料和/或用于制作第二高分子聚合物薄膜层223的第二高分子聚合物材料会填充在金属网格结构中并透过金属网格结构的孔隙相结合，从而使第一高分子聚合物薄膜层221、第一公共电极层222和第二高分子聚合物薄膜层223能够紧密地嵌合在一起，结合强度高，有效地增强了第二摩擦组件220的牢固度，使整个第二摩擦组件220更具一致性，性能更稳定。此外，第一公共电极层222还可采用金属薄膜材料、石墨烯和金属氧化物等可以作为电极的材料，本领域技术人员可根据需要进行选择。
图3为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例二的截面结构示意图，如图3所示，基于公共电极的摩擦发电机包括：两个第一摩擦组件310、两个第二摩擦组件320和一个第三摩擦组件330。在两个第一摩擦组件310之间，两个第二摩擦组件320和一个第三摩擦组件330交替层叠设置，即第三摩擦组件330设置在两个第二摩擦组件320之间。
其中，第一摩擦组件310包括：第一电极层311和第五高分子聚合物薄膜层312，第五高分子聚合物薄膜层312设置在第一电极层311靠近第二摩擦组件320或第三摩擦组件330的一侧表面上。本领域技术人员可根据实际需要对第一电极层311和第五高分子聚合物薄膜层312的材料进行设置，此处不做限定。具体地，在制作第一摩擦组件310的过程中，可先制作第五高分子聚合物薄膜层312，然后在第五高分子聚合物薄膜层312的一侧表面上镀制第一电极层311，从而形成镀制有第一电极层311的第五高分子聚合物薄膜层312，例如镀制有铝层的PET层、镀制有ITO的PET层、镀制有银网格层的PET层、镀制有铝层的聚氯乙烯(PVC)层、镀制有银层的PVC层或者镀制有镍层的PVC层等。另外，还可采用单面具有胶膜的导电胶布作为第一电极层311，然后将制作得到的第五高分子聚合物薄膜层312粘附在导电胶布的胶膜上，从而形成一面粘附有第五高分子聚合物薄膜层312的第一电极层311，例如一面粘附有PET层的导电胶布、一面粘附有PVC层的导电胶布等。
第二摩擦组件320包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层321、第一公共电极层322和第二高分子聚合物薄膜层323，当第一公共电极层322为金属网格结构时，第二摩擦组件320可以为一体设置，第一公共电极层322通过注塑或热压工艺设置于第一高分子聚合物薄膜层321和第二高分子聚合物薄膜层323之间并被二者包裹，其既可以被二者完全包裹，也可以部分包裹。具体地，当第一公共电极层322为金属网格结构时，第一高分子聚合物薄膜层321和/或第二高分子聚合物薄膜层323还部分填充在金属网格结构中。本实施例中，第一公共电极层322还可采用金属薄膜材料、石墨烯和金属氧化物等可以作为电极的材料，本领域技术人员可根据需要进行选择。将第二摩擦组件320一体设置，提高了构成摩擦发电机部件的整体性，使摩擦发电机模块化，更便于组装。
第三摩擦组件330包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层331、第二公共电极层332和第四高分子聚合物薄膜层333。第三摩擦组件330可为一体设置，第三高分子聚合物薄膜层331和第四高分子聚合物薄膜层333分别粘附在第二公共电极层332的两侧表面上。具体地，当第二公共电极层332为双面具有胶膜的导电胶布时，第三高分子聚合物薄膜层331可粘附在导电胶布其中一面的胶膜上，第四高分子聚合物薄膜层333粘附在导电胶布另一面的胶膜上。其中，胶膜的厚度较小，双面具有胶膜的导电胶布和单面具有胶膜的导电胶布的厚度相差不大。将第三摩擦组件330一体设置，提高了构成摩擦发电机部件的整体性，使摩擦发电机模块化，更便于组装。
为了便于进行描述，按照摩擦组件的层叠顺序，将两个第一摩擦组件310分别称为第一个第一摩擦组件310和第二个第一摩擦组件310，将两个第二摩擦组件320分别称为第一个第二摩擦组件320和第二个第二摩擦组件320。
如图3所示，第一个第一摩擦组件310和第一个第二摩擦组件320相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件320和第三摩擦组件330相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件330和第二个第二摩擦组件320相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件320和第二个第一摩擦组件310相对的两个表面构成摩擦界面，即第一个第一摩擦组件310中的第五高分子聚合物薄膜层312和第一个第二摩擦组件320中的第一高分子聚合物薄膜层321相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件320中的第二高分子聚合物薄膜层323和第三摩擦组件330中的第三高分子聚合物薄膜层331相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件330中的第四高分子聚合物薄膜层333和第二个第二摩擦组件320中的第一高分子聚合物薄膜层321相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件320中的第二高分子聚合物薄膜层323和第二个第一摩擦组件310中的第五高分子聚合物薄膜层312相对的两个表面构成摩擦界面。第一电极层311、第一公共电极层322和第二公共电极层332为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
本领域技术人员可根据实际需要对第一摩擦组件310、第二摩擦组件320和第三摩擦组件330中的各层的材料进行设置，此处不做限定。优选地，第五高分子聚合物薄膜层312的材料和第一高分子聚合物薄膜层321的材料不同，第二高分子聚合物薄膜层323的材料和第三高分子聚合物薄膜层331的材料不同，它们之间应具有一定的极性差异，以便获得较好的摩擦发电效果。其中，第一高分子聚合物薄膜层321和第二高分子聚合物薄膜层323可为相同材料，第三高分子聚合物薄膜层331和第四高分子聚合物薄膜层333可为相同材料，以简化第二摩擦组件320和第三摩擦组件330的制作工艺。
其中，第一高分子聚合物薄膜层321上还可设置有第一凸起阵列结构324，如图3所示，第一个第二摩擦组件320中的第一高分子聚合物薄膜层321靠近第一个第一摩擦组件310的一侧表面上设置有第一凸起阵列结构324，第二个第二摩擦组件320中的第一高分子聚合物薄膜层321靠近第三摩擦组件330的一侧表面上设置有第一凸起阵列结构324。第一凸起阵列结构324的存在增加了摩擦面的粗糙度，能够提高摩擦界面的接触面积和分离速度，有助于提高基于公共电极的摩擦发电机的发电效率。其中，第一凸起阵列结构324为多个凸起按照矩形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在相应表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上。可选地，凸起的形状可以为半球形、圆柱形、棱柱形或棱锥形等，此处不做具体限定；带状结构可以按照井字、叉字、斑马线型、十字或口字的形状阵列排列，此处不做具体限定。
第二高分子聚合物薄膜层323上还可设置有第二凸起阵列结构325，如图3所示，第一个第二摩擦组件320中的第二高分子聚合物薄膜层323靠近第三摩擦组件330的一侧表面上设置有第二凸起阵列结构325，第二个第二摩擦组件320中的第二高分子聚合物薄膜层323靠近第二个第一摩擦组件310的一侧表面上设置有第二凸起阵列结构325。另外，第三高分子聚合物薄膜层331上还可设置有第三凸起阵列结构(图中未示出)，第四高分子聚合物薄膜层333上还可设置有第四凸起阵列结构(图中未示出)。第二凸起阵列结构325、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构的存在，有助于进一步提高基于公共电极的摩擦发电机的发电效率。第二凸起阵列结构325、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构为多个凸起按照矩形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在相应表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上。其中，第二凸起阵列结构325、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构的具体结构可与第一凸起阵列结构324的具体结构相同或不同，本领域技术人员可根据实际需要对第一凸起阵列结构324、第二凸起阵列结构325、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构的具体结构进行设置，此处不做限定。具体地，第一凸起阵列结构324、第二凸起阵列结构325、第三凸起阵列结构和第四凸起阵列结构可通过注塑或热压工艺制作得到。
在一种可选的实施方式中，基于公共电极的摩擦发电机除了包括如图3中所示的两个第一摩擦组件、两个第二摩擦组件和一个第三摩擦组件之外，还可包括居间层，其中，居间层设置在第一摩擦组件和第二摩擦组件之间，和/或，设置在第二摩擦组件和第三摩擦组件之间，和/或，设置在第三摩擦组件和第一摩擦组件之间。具体地，居间层为居间薄膜层或者居间电极层。
下面以基于公共电极的摩擦发电机包括两个第一摩擦组件、两个第二摩擦组件、一个第三摩擦组件和一个居间层为例进行说明。其中，该居间层设置在第一个第二摩擦组件和第三摩擦组件之间。
当居间层为居间薄膜层时，第一个第一摩擦组件中的第五高分子聚合物薄膜层与第一个第二摩擦组件中的第一高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件中的第二高分子聚合物薄膜层与居间薄膜层相对的两个表面和/或居间薄膜层与第三摩擦组件中的第三高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件中的第四高分子聚合物薄膜层和第二个第二摩擦组件中的第一高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件中的第二高分子聚合物薄膜层和第二个第一摩擦组件中的第五高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第一电极层、第一公共电极层和第二公共电极层为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
当居间层为居间电极层时，第一个第一摩擦组件中的第五高分子聚合物薄膜层与第一个第二摩擦组件中的第一高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件中的第二高分子聚合物薄膜层与居间电极层相对的两个表面和/或居间电极层与第三摩擦组件中的第三高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第三摩擦组件中的第四高分子聚合物薄膜层和第二个第二摩擦组件中的第一高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件中的第二高分子聚合物薄膜层和第二个第一摩擦组件中的第五高分子聚合物薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面，第一电极层、第一公共电极层、居间电极层和第二公共电极层为基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
图4为本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机实施例三的截面结构示意图，如图4所示，基于公共电极的摩擦发电机实施例三与基于公共电极的摩擦发电机实施例二的区别在于：基于公共电极的摩擦发电机实施例三包括两个第一摩擦组件310、三个第二摩擦组件320和两个第三摩擦组件330，在两个第一摩擦组件310之间，三个第二摩擦组件320和两个第三摩擦组件330交替层叠设置。随着摩擦组件的增加，摩擦界面也会相应增加。
为了便于进行描述，按照摩擦组件的层叠顺序，将两个第一摩擦组件310分别称为第一个第一摩擦组件310和第二个第一摩擦组件310，将三个第二摩擦组件320分别称为第一个第二摩擦组件320、第二个第二摩擦组件320和第三个第二摩擦组件320，将两个第三摩擦组件330分别称为第一个第三摩擦组件330和第二个第三摩擦组件330。
具体地，第一个第一摩擦组件310和第一个第二摩擦组件320相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第二摩擦组件320和第一个第三摩擦组件330相对的两个表面构成摩擦界面，第一个第三摩擦组件330和第二个第二摩擦组件320相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第二摩擦组件320和第二个第三摩擦组件330相对的两个表面构成摩擦界面，第二个第三摩擦组件330和第三个第二摩擦组件320相对的两个表面构成摩擦界面，第三个第二摩擦组件320和第二个第一摩擦组件310相对的两个表面构成摩擦界面。
在上述各实施例中，第一电极层、第一公共电极层、第二公共电极层和居间电极层可采用金属、金属氧化物或者合金等材料，本领域技术人员可根据需要进行选择。其中，金属可以为自金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒等，金属氧化物可以为铟锡氧化物等，合金可以为铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或者钽合金等。本领域技术人员可根据实际需要对第一电极层、第一公共电极层、第二公共电极层和居间电极层的材料进行设置，此处不做具体限定。
在上述各实施例中，第一高分子聚合物薄膜层、第二高分子聚合物薄膜层、第三高分子聚合物薄膜层、第四高分子聚合物薄膜层、第五高分子聚合物薄膜层和居间薄膜层可采用半导体、金属氧化物或者电阻率为109～1022Ω·m的材料，例如，第一高分子聚合物薄膜层、第二高分子聚合物薄膜层、第三高分子聚合物薄膜层、第四高分子聚合物薄膜层、第五高分子聚合物薄膜层和居间薄膜层的材料可分别选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜和氧化锌中的一种。本领域技术人员可根据实际需要对第一高分子聚合物薄膜层、第二高分子聚合物薄膜层、第三高分子聚合物薄膜层、第四高分子聚合物薄膜层、第五高分子聚合物薄膜层和居间薄膜层的材料进行设置，此处不做具体限定。在一种可选的实施方式中，还可将上述材料制作成无纺布，将制作得到的无纺布作为第一高分子聚合物薄膜层、第二高分子聚合物薄膜层、第三高分子聚合物薄膜层、第四高分子聚合物薄膜层、第五高分子聚合物薄膜层和居间薄膜层。
本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机，包括两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件，第二摩擦组件包括层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层，第三摩擦组件包括层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层。本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机整体厚度较小，与现有技术中叠加在一起的多个单独的摩擦发电机相比，减少了聚合物平面层、电极层以及双面胶层，并且提高了发电能力，有效地提高了单位体积内的发电量。可选地，第一公共电极层还可制作为金属网格结构，采用双面具有胶膜的导电胶布作为第二公共电极层，使得第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层能够紧密地嵌合在一起，第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层紧密地粘附在一起，结合强度高，有效地增强了摩擦组件的牢固度，使整个摩擦组件更具一致性，性能更加稳定。另外，本发明提供的基于公共电极的摩擦发电机不仅单位体积内的发电量高、工作性能稳定，整个摩擦发电机更具一致性，延长了整个摩擦发电机使用寿命的同时还具有制作工艺简单、成本低廉、适合大规模工业生产的优点。
本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若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，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，包括：两个第一摩擦组件、至少一个第二摩擦组件和至少一个第三摩擦组件；在所述两个第一摩擦组件之间，所述至少一个第二摩擦组件和所述至少一个第三摩擦组件交替层叠设置；
所述第一摩擦组件至少包括：第一电极层；
所述第二摩擦组件包括：层叠设置的第一高分子聚合物薄膜层、第一公共电极层和第二高分子聚合物薄膜层；
所述第三摩擦组件包括：层叠设置的第三高分子聚合物薄膜层、第二公共电极层和第四高分子聚合物薄膜层；
其中，所述第一电极层、所述第一公共电极层和所述第二公共电极层为所述基于公共电极的摩擦发电机的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一公共电极层为金属网格结构；所述第一高分子聚合物薄膜层和/或所述第二高分子聚合物薄膜层还部分填充在所述第一公共电极层的金属网格结构中。
3.根据权利要求1所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第三摩擦组件为一体设置，所述第三高分子聚合物薄膜层和所述第四高分子聚合物薄膜层分别粘附在所述第二公共电极层的两侧表面上。
4.根据权利要求3所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第二公共电极层为双面具有胶膜的导电胶布，所述第三高分子聚合物薄膜层和所述第四高分子聚合物薄膜层分别粘附在所述导电胶布双面的胶膜上。
5.根据权利要求4所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第三高分子聚合物薄膜层和所述第四高分子聚合物薄膜层为相同材料，所述第三高分子聚合物薄膜层和所述第四高分子聚合物薄膜层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
6.根据权利要求1所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物薄膜层上设置有第一凸起阵列结构；和/或，所述第二高分子聚合物薄膜层上设置有第二凸起阵列结构；和/或，所述第三高分子聚合物薄膜层上设置有第三凸起阵列结构；和/或，所述第四高分子聚合物薄膜层上设置有第四凸起阵列结构。
7.根据权利要求2所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第二摩擦组件为一体设置，所述第一公共电极层通过注塑或热压工艺设置于所述第一高分子聚合物薄膜层和所述第二高分子聚合物薄膜层之间。
8.根据权利要求7所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一公共电极层被所述第一高分子聚合物薄膜层和所述第二高分子聚合物薄膜层包裹。
9.根据根据权利要求8所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物薄膜层和所述第二高分子聚合物薄膜层为相同材料，所述第一高分子聚合物薄膜层和所述第二高分子聚合物薄膜层采用聚二甲基硅氧烷薄膜。
10.根据权利要求6所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一凸起阵列结构、所述第二凸起阵列结构、所述第三凸起阵列结构和/或所述第四凸起阵列结构通过注塑或热压工艺制作得到。
11.根据权利要求1-10任一项所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一摩擦组件还包括：第五高分子聚合物薄膜层；所述第五高分子聚合物薄膜层设置在所述第一电极层靠近所述第二摩擦组件或所述第三摩擦组件的一侧表面上。
12.根据权利要求1-11任一项所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述基于公共电极的摩擦发电机还包括：居间层；所述居间层设置在所述第一摩擦组件和所述第二摩擦组件之间，和/或，设置在所述第二摩擦组件和所述第三摩擦组件之间，和/或，设置在所述第三摩擦组件和所述第一摩擦组件之间。
13.根据权利要求12所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述居间层为居间薄膜层或者居间电极层。
14.根据权利要求6所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述第一凸起阵列结构、所述第二凸起阵列结构、所述第三凸起阵列结构和所述第四凸起阵列结构为多个凸起按照矩形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在相应表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上；
所述凸起的形状为半球形、圆柱形、棱柱形或棱锥形；所述带状结构按照井字、叉字、斑马线型、十字或口字的形状阵列排列。
15.根据权利要求1-14任一项所述的基于公共电极的摩擦发电机，其特征在于，所述至少一个第二摩擦组件的数量大于所述至少一个第三摩擦组件的数量。
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