CN202818150U - 纳米摩擦发电机 - Google Patents

Abstract

一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极（1），第一高分子聚合物绝缘层（2），以及摩擦电极（3）；第一高分子聚合物绝缘层（2）和摩擦电极（3）相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极（1）和摩擦电极（3）为摩擦发电机电压和电流输出电极。该纳米摩擦发电机还可以进一步包括第二高分子聚合物层（4）和第二电极（5），第二高分子聚合物层（4）设置在摩擦电极（3）和第二电极（5）之间。本实用新型采用金属与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，摩擦电极分别与第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层形成感应电场。

Description

纳米摩擦发电机

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦发电机，尤其是涉及一种利用金属材料产生摩擦的多层高功率纳米摩擦发电机。

背景技术

随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备。现有的自发电设备通常利用材料的压电特性。例如2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线（NWs）在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。

物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，由于物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。如果能够将摩擦电应用到自发电设备中，势必会给人们的生活带来更多的便利。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术对摩擦电利用效率不高的缺陷，提供了一种纳米摩擦发电机，利用金属材料和聚合物摩擦，产生感应电场，从而完成自供电。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极1，第一高分子聚合物绝缘层2，以及摩擦电极3；第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一电极1所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金；所述摩擦电极3所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层2表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

前述的纳米摩擦发电机，所述纳米摩擦发电机进一步包括第二高分子聚合物层4和第二电极5；所述第二高分子聚合物层4设置在摩擦电极3和第二电极5之间；第二高分子聚合物绝缘层4和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一电极1和第二电极5所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层2、和第二高分子聚合物绝缘层4表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；所述摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦电极包括依次层叠设置的第三电极层31，第三高分子聚合物层32以及第四电极层33；第一高分子聚合物绝缘层2和第三电极层31两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；第二高分子聚合物绝缘层32和第四电极层33两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层31和第四电极层33串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第三电极层31和第四电极层33所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第三电极层31和第四电极层33表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

本实用新型采用金属与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，金属层与高分子聚合物绝缘层形成感应电场。由于金属比聚合物容易失去电子，理论上金属薄膜和聚合物摩擦过程中可以形成更大的电势差。

附图说明

图1为本实用新型纳米摩擦发电机的具体实施方式的剖面示意图。

图2为本实用新型图1纳米摩擦发电机的结构示意图。

图3为本实用新型纳米摩擦发电机另一种具体实施方式的剖面示意图。

图4为本实用新型图3纳米摩擦发电机的结构示意图。

图5为本实用新型纳米摩擦发电机另一种具体实施方式的剖面示意图。

图6为本实用新型图5纳米摩擦发电机的结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明。

本实用新型是一种纳米摩擦发电机，采用金属与聚合物摩擦，由于金属容易失去电子，金属层与第一高分子聚合物绝缘层、和/或第二高分子聚合物绝缘层形成感应电场。

如图1和图2所示，本实用新型纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的依次层叠设置的第一电极1，第一高分子聚合物绝缘层2，以及摩擦电极3；其中，第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构（图未示）；所述第一电极1和摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流输出电极。该纳米摩擦发电机是多层柔性平板结构，任意弯曲或变形造成第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3之间摩擦起电。

第一电极1对所用材料没有特殊规定，市售的能够形成导电层的材料都在本实用新型的保护范围之内，例如是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

摩擦电极3可以选择纯金属和合金，纯金属选自金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨、钒等，合金可以选自轻合金（铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等）、重有色合金（铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等）、低熔点合金（铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金）、难熔合金（钨合金、钼合金、铌合金、钽合金等）。摩擦电极3的厚度优选100μm-500μm，更优选200μm。

第一高分子聚合物绝缘层2是市售材料，能够与金属摩擦起电的现有高分子材料均在本使用新型的保护范围之内，例如聚酰亚胺薄膜、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、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。优选地，第一高分子聚合物绝缘层2的厚度是100μm-500μm。

第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳凹凸结构。第一高分子聚合物绝缘层2表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构

在一个具体实施方式中，采用聚酰亚胺薄膜作为第一高分子聚合物绝缘层2。第一高分子聚合物绝缘层2在一个表面上设置微纳凹凸结构（图未示），另一个表面上镀厚度的金薄膜，该金薄膜即为第一电极1。采用铜箔作为摩擦电极3，该铜箔的一个表面设置微纳凹凸结构。摩擦电极3具有微纳凹凸结构的面朝向第一高分子聚合物绝缘层2，将摩擦电极3叠放到第一高分子聚合物绝缘层2上，然后用普通胶布密封所得层叠体的边缘，得到图1和图2所示的纳米摩擦发电机。

在另一个具体实施方式中，如图1和图2所示的纳米摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层2的表面上没有设置微纳凹凸结构，仅摩擦电极3相对第一高分子聚合物绝缘层2的表面上设有微纳凹凸结构。

在又一个具体实施方式中，如图1和图2所示的纳米摩擦发电机，摩擦电极3的表面上没有设置微纳凹凸结构，仅第一高分子聚合物绝缘层2相对摩擦电极3的表面上设有微纳凹凸结构。

微纳凹凸结构可以采用多种方法进行制备，例如用有特定规则凸起结构的硅模板压制，用砂纸打磨金属表面以及其他方法。下面详细说明微纳凹凸结构的一种制备方法。

S1制作硅模板。将硅片用光刻的方法在表面做出规则的图形。做好图形的硅片用湿刻的工艺各向异性刻蚀，可以刻出凹形的四棱锥阵列结构，或者也可以用干刻的工艺各向同性刻蚀可以刻出凹形的立方体阵列结构。刻好之后的模板用丙酮和异丙醇清洗干净，然后所有的模板都在三甲基氯硅烷的气氛中进行表面硅烷化的处理，处理好的硅模板待用。

S2制作具有微纳凹凸结构表面的高分子聚合物膜。首先将聚合物浆料涂覆于硅模板表面，真空脱气，用旋转涂覆的方式将硅片表面多余的混合物去掉，形成一层薄薄的聚合物液体膜。将整个模板固化，然后剥离，得到均匀的具有特定微结构阵列的聚合物膜。

如图3和4所示，在一个具体实施方式中，纳米摩擦发电机在如图1所示结构基础上进一步包括第二高分子聚合物层4和第二电极5。该纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极1，第一高分子聚合物绝缘层2，摩擦电极3，第二高分子聚合物绝缘层4和第二电极5。第一高分子聚合物绝缘层2相对摩擦电极3的面和摩擦电极3相对第一高分子聚合物绝缘层2的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构（图未示）；第二高分子聚合物绝缘层4相对摩擦电极3的面和摩擦电极3相对第二高分子聚合物绝缘层4的面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

第一高分子聚合物绝缘层2与第二高分子聚合物绝缘层4所用材料可以相同也可以不同，选自聚酰亚胺薄膜、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、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。优选地，第一高分子聚合物绝缘层2与第二高分子聚合物绝缘层4的厚度是100μm-500μm。

第一电极1和第二电极5分别独立的选自铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳凹凸结构，并且第二高分子聚合物绝缘层4和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上也设有微纳凹凸结构。第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

在一个具体实施方式中，采用聚酰亚胺薄膜作为第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4。第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4分别在一个表面上设置微纳凹凸结构（图未示），另一个表面上镀金薄膜，该金薄膜即为第一电极1和第二电极5。采用铜箔作为摩擦电极3，该铜箔的两个表面分别设置微纳凹凸结构。摩擦电极3叠放到第一高分子聚合物绝缘层2的具有微纳凹凸结构的表面上，然后第二高分子聚合物绝缘层4的具有微纳凹凸结构面相对（即朝向）摩擦电极3，叠放到摩擦电极3上，然后用普通胶布密封所得层叠体的边缘，得到图3和图4所示的纳米摩擦发电机。

在另一个具体实施方式中，如图3和图4所示的纳米摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层2相对摩擦电极3的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层4相对摩擦电极3的表面上都没有设置微纳凹凸结构，仅摩擦电极3的两个表面上设有微纳凹凸结构。

本实用新型的又一个具体实施方式中，如图3和图4所示的纳米摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层2相对摩擦电极3的表面上，和第二高分子聚合物绝缘层4相对摩擦电极3的表面上设有微纳凹凸结构，而摩擦电极3的两个表面上没有设置微纳凹凸结构。

如图5和6所示，在一个具体实施方式中，纳米摩擦发电机在如图3所示结构基础上摩擦电极3包括依次层叠设置的第三电极层31，第三高分子聚合物层32以及第四电极层33。即该纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极1，第一高分子聚合物绝缘层2，摩擦电极3，第二高分子聚合物绝缘层4和第二电极5，其中摩擦电极3包括依次层叠设置的第三电极层31，第三高分子聚合物层32以及第四电极层33；第一高分子聚合物绝缘层2和第三电极层31两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构（图未示）；第二高分子聚合物绝缘层32和第四电极层33两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层31和第四电极层33串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

第一高分子聚合物绝缘层2与第二高分子聚合物绝缘层4所用材料可以相同也可以不同，选自聚酰亚胺薄膜、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、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。优选地，第一高分子聚合物绝缘层2与第二高分子聚合物绝缘层4的厚度是100μm-500μm。

第三聚合物32与第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4所用材料不同，选自聚酰亚胺薄膜、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、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、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、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、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。优选地，第三高分子聚合物绝缘层32的厚度是是100μm-500μm。

第一电极1和第二电极5分别独立的选自铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

第三电极层31和第四电极层33对所用材料没有特殊规定，能够形成导电层的材料都在本实用新型的保护范围之内，例如可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨、钒等，合金可以选自轻合金（铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等）、重有色合金（铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等）、低熔点合金（铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金）、难熔合金（钨合金、钼合金、铌合金、钽合金等）。

第一高分子聚合物绝缘层2和第三电极层31相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳凹凸结构，并且第二高分子聚合物绝缘层4和第四电极层33相对设置的两个面中的至少一个面上也设有微纳凹凸结构。第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；第三电极层31和第四电极层33表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

在一个具体实施方式中，采用聚酰亚胺薄膜作为第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4。第一高分子聚合物绝缘层2和第二高分子聚合物绝缘层4分别在一个表面上设置微纳凹凸结构（图未示），另一个表面上镀金薄膜，该金薄膜即为第一电极1和第二电极5。采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为第三高分子聚合物绝缘层32，采用用磁控溅射或蒸镀的方法在聚对苯二甲酸乙二醇酯的两个表面上设置金薄膜作为第三电极层31和第四电极层33。第三电极层31与第一高分子聚合物绝缘层2的具有微纳凹凸结构的面相对，将摩擦电极3叠放到第一高分子聚合物绝缘层2上，然后第二高分子聚合物绝缘层4的具有微纳凹凸结构面相对第四电极层33，将第二高分子聚合物绝缘层4叠放到摩擦电极3上，然后用普通胶布密封所得层叠体的边缘，得到图5和图6所示的纳米摩擦发电机。

下面详细介绍上述的摩擦发电机的发电原理。当本实用新型的摩擦发电机的各层向下弯曲时，由于存在的微纳凹凸结构，摩擦发电机中的摩擦电极与高分子聚合物绝缘层表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使电极和摩擦电极之间的电容发生改变，从而导致电极和摩擦电极之间出现电势差。由于电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本实用新型的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在电极和摩擦电极之间的内电势消失，此时已平衡的电极和摩擦电极之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。

本实用新型纳米摩擦发电机可以用作薄膜压力传感器。在实际应用中，第一电极1和/或第二电极5，以及摩擦电极3分别连接到探测器上，薄膜传感器受到外力通过反复摩擦和恢复，形成周期性的交流电信号，因此通过连接的探测器可以获知正比于外周环境的信号。

上述方案包含首选实施例和备案时实用新型人所知的该项实用新型的最佳模式时，上述实施例只作为说明性例子给出。对该说明中揭露的特定实施例的许多异化，不偏离该项实用新型的精神和范围的话，将是容易鉴别的。因此，该项实用新型的范围将通过所附的权利要求确定，而不限于上面特别描述的实施例。

Claims (9)

1.一种纳米摩擦发电机，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极（1），第一高分子聚合物绝缘层（2），以及摩擦电极（3）；

第一高分子聚合物绝缘层（2）和摩擦电极（3）相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；

所述第一电极（1）和摩擦电极（3）为摩擦发电机电压和电流输出电极。

2.根据权利要求1所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极（1）所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金；所述摩擦电极（3）所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

3.根据权利要求2所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层（2）表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；摩擦电极（3）表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

4.根据权利要求1所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述纳米摩擦发电机进一步包括第二高分子聚合物层（4）和第二电极（5）；所述第二高分子聚合物层（4）设置在摩擦电极（3）和第二电极（5）之间；

第二高分子聚合物绝缘层（4）和摩擦电极（3）相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；

所述第一电极（1）和第二电极（5）串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极（3）为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

5.根据权利要求4所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极（1）和第二电极（5）所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

6.根据权利要求5所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层（2）和第二高分子聚合物绝缘层（4）表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；所述摩擦电极（3）表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

7.根据权利要求4所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极（3）包括依次层叠设置的第三电极层（31），第三高分子聚合物层（32）以及第四电极层（33）；

第一高分子聚合物绝缘层（2）和第三电极层（31）两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；

第二高分子聚合物绝缘层（32）和第四电极层（33）两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；

所述第一电极（1）和第二电极（5）串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层（31）和第四电极层（33）串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

8.根据权利要求7所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第三电极层（31）和第四电极层（33）所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、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、铌合金或钽合金。

9.根据权利要求7所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第三电极层（31）和第四电极层（33）表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

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