CN205951381U - 用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器，至少能够解决现有技术的摩擦电压力传感器中的聚合物薄膜由于只具备规格完全相同的凹凸结构使摩擦效果不佳，进而导摩擦电压力传感器的致灵敏度低的问题。其中，聚合物薄膜具有用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第一表面，其中，第一表面上设置有凸起结构，凸起结构至少包括第一类凸起和第二类凸起，且第一类凸起和第二类凸起的规格不同。

Description

用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器

技术领域

本实用新型涉及摩擦电领域，特别涉及一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器。

背景技术

随着新能源的日益发展，利用静电原理制作的摩擦电压力传感器得到了日益广泛的应用。然而，发明人在实现本实用新型的过程中发现，现有技术中的摩擦电压力传感器至少具备如下缺陷：

现有的摩擦电压力传感器通常采用聚合物薄膜作为一个摩擦界面与另一摩擦界面相互摩擦，进而感应出电荷。通常情况下，用于制作摩擦电压力传感器的聚合物薄膜的表面呈平滑状态，摩擦时摩擦力较小，且两层摩擦界面在摩擦过程中的摩擦平衡度高，因此，使摩擦表面的摩擦效果不佳，进而导致摩擦电压力传感器的灵敏度低下。虽然现有技术中也出现了利用具备凹凸结构的聚合物薄膜制作的摩擦电压力传感器，但是，由于现有技术中的凹凸结构均为通过统一方式设置的规格完全相同的结构，然而，当规格完全相同的多个凹凸结构以密集方式排布时，其实质上相当于平滑表面的另一种形式，因此，其摩擦效果及摩擦平衡度与平滑表面的摩擦效果及摩擦平衡度类似，故摩擦电压力传感器的灵敏度仍不理想。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器，用以解决现有技术的摩擦电压力传感器中的聚合物薄膜由于只具备规格完全相同的凹凸结构使摩擦效果不佳，进而导致摩擦电压力传感器灵敏度低的问题。

本实用新型提供了一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜，聚合物薄膜包括用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第一表面，其中，第一表面上 设置有凸起结构，凸起结构至少包括第一类凸起和第二类凸起，且第一类凸起和第二类凸起的规格不同。

可选地，聚合物薄膜还包括用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第二表面，其中，第二表面上设置有凸起结构，凸起结构至少包括第一类凸起和第二类凸起，且第一类凸起和第二类凸起的规格不同。

可选地，第一类凸起和第二类凸起的规格不同具体包括：第一类凸起和第二类凸起的形状不同，和/或，第一类凸起和第二类凸起的尺寸不同。

可选地，第一类凸起的形状为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状；第二类凸起的形状为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状。

可选地，当第一类凸起和第二类凸起的形状相同且为圆柱状、圆锥状或半球状时，第一类凸起的尺寸范围包括：凸起高度为1.0mm-2.5mm，直径为0.5mm-3mm；第二类凸起的尺寸范围包括：凸起高度为0.2mm-2.0mm，直径为0.2mm-2.5mm。

可选地，当第一类凸起和第二类凸起的形状相同且为圆台状时，第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm；第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm。

可选地，第一类凸起和第二类凸起的形状相同且为组合状凸起，组合状凸起包括：第一部分凸起和第二部分凸起，第一部分凸起为圆台状凸起，第二部分凸起为球冠状凸起，圆台状凸起的下底面设置在第一表面上，球冠状凸起的底面设置在圆台状凸起的上底面上，且圆台状凸起的上底面面积小于圆台状凸起的下底面面积；

其中，第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm，球冠的底面直径为0.5mm-2mm，球冠的高为0.2mm-1mm；第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的高为0.2mm-1mm。

可选地，第一类凸起和第二类凸起交错阵列排布。

本实用新型还提供了一种摩擦电压力传感器，包括上述的聚合物薄膜。

可选地，摩擦电压力传感器包括至少一个摩擦发电机，摩擦发电机的结构包括以下四种结构中的至少一种：

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠设置构成的三层结构的摩擦发电机，其中，第一高分子聚合物绝缘层为聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的四层结构的摩擦发电机，其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层为聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的五层居间薄膜结构的摩擦发电机，其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层为聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间电极层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的五层居间电极结构的摩擦发电机，其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层为聚合物薄膜。

在本实用新型提供的用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器中，在聚合物薄膜上设置有由规格不同的至少两类凸起所构成的凸起结构。由于凸起结构中所包含的凸起的规格不同，因此，提升了摩擦表面的粗糙度，增大了摩擦力，进而提升了摩擦电压力传感器的灵敏度，同时又由于包含不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面进行摩擦时，打破了传统的包含规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面在摩擦过程中建立起的摩擦平衡度，使包含不同规格凸起的聚合物薄膜与另一摩擦界面在摩擦过程中的摩擦平衡度降低，从而进一步提升了摩擦电压力传感器的灵敏度。

附图说明

图1示出了本实用新型一个实施例提供的一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜的结构示意图；

图2示出了本实用新型一个具体实施例提供的用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜的结构示意图；

图3示出了圆台状凸起的形状示意图；

图4示出了圆台与球冠相组合的凸起的形状示意图；

图5示出了本实用新型另一实施例提供的一种摩擦电压力传感器的结构示意图。

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，但本实用新型并不仅仅限于此。

本实用新型提供了一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器，至少能够解决现有技术的摩擦电压力传感器中的聚合物薄膜由于只具备规格完全相同的凹凸结构使摩擦效果不佳，进而导致摩擦电压力传感器的灵敏度低的问题。

图1示出了本实用新型一个实施例提供的一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜的结构示意图。如图1所示，该聚合物薄膜包括用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第一表面11。其中，第一表面11上设置有凸起结构12，凸起结构12至少包括第一类凸起121和第二类凸起122，且第一类凸起121和第二类凸起122的规格不同。

其中，第一类凸起和第二类凸起的规格不同的涵义非常宽泛，只要是实质不同的凸起均可应用于本实用新型，例如，规格不同可以包括：形状不同、尺寸不同等各种情况，并且第一类凸起的数量可以为一个，也可以为多个，第一类凸起的数量可以与第二类凸起的数量相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据需要灵活设定第一类凸起和第二类凸起的形状、尺寸和/或数量，此处不做限定。

进一步地，凸起结构不仅可以包括第一类凸起和第二类凸起，还可以包括与第一类凸起和第二类凸起的规格都不同的其它类凸起，例如，第三类凸起，并且其它类凸起的数量可以与第一类凸起的数量相同，也可以与第二类凸起的 数量相同，还可以在第一类凸起和第二类凸起的数量相同的情况时与上述两类凸起的数量都相同，本领域技术人员可以根据需要灵活设定其它类凸起的规格和/或数量，此处不做限定。

另外，本领域技术人员可以按照各种方式设置各类凸起之间的排布关系。本实用新型实施例对各类凸起之间的排布方式不做限定。优选地，为了提升摩擦效果，可以将各类凸起交错阵列排布。

由此可见，通过本实用新型实施例中的聚合物薄膜，能够增加摩擦力、提升摩擦效果，进而提升摩擦电压力传感器的灵敏度，同时又由于包含不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面进行摩擦时，打破了传统的包含规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面在摩擦过程中建立起的摩擦平衡度，使包含不同规格凸起的聚合物薄膜与另一摩擦界面在摩擦过程中的摩擦平衡度降低，从而进一步提升了摩擦电压力传感器的灵敏度。

图2示出了本实用新型一个具体实施例提供的用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜的结构示意图。具体地，图2主要示出了该聚合物薄膜中用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第一表面的平面图。从图中可以看出，该第一表面上设置的凸起结构由第一类凸起21以及第二类凸起22构成。

在本实施例中，第一类凸起21以及第二类凸起22的形状相同，均为圆柱状，但尺寸不同。优选地，第一类凸起21的尺寸范围包括：凸起高度为1.0mm-2.5mm，直径为0.5mm-3mm；第二类凸起22的尺寸范围包括：凸起高度为0.2mm-2.0mm，直径为0.2mm-2.5mm。经发明人实验验证后发现，采用上述尺寸制作的聚合物薄膜具备更佳的摩擦效果。从图2中可以看出，第一类凸起21的尺寸大于第二类凸起22的尺寸，具体地，在本实施例中，第一类凸起21的高度大于第二类凸起22的高度，且第一类凸起21的直径大于第二类凸起22的直径。由此可见，在本实施例中，高度越高的凸起，直径也越大；高度越低的凸起，直径也越小，通过两类尺寸截然不同的凸起能够增大摩擦力，提高摩擦效果，同时降低设置有不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面与摩擦电压力传感器的另一摩擦界面之间的摩擦平衡度，提升摩擦电压力传感器的灵敏度。

另外，本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型其它的实施例中，也 可以将第一类凸起21的高度设置为大于第二类凸起22的高度，且第一类凸起21的直径小于第二类凸起22的直径。在这种情况中，高度越高的凸起，直径越小；高度越低的凸起，直径越大，即：通过将“细长”的凸起与“短粗”的凸起相互配合来实现提高摩擦力的效果。当然，本领域技术人员还可以灵活调整两类凸起之间的尺寸关系，只要能够达到增大摩擦力，同时降低设置有不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面与摩擦电压力传感器的另一摩擦界面之间的摩擦平衡度，提升摩擦电压力传感器的灵敏度的效果即可。

介绍完两类凸起之间的尺寸关系后，接下来，介绍两类凸起之间的排布方式。在本实施例中，第一类凸起21与第二类凸起22交错阵列排布。从图2中可以看出，每个第一类凸起的相邻位置处均为第二类凸起，且每个第二类凸起的相邻位置处均为第一类凸起，其中，相邻位置包括上相邻、下相邻、左相邻以及右相邻，由此也可以看出，同一类凸起之间互不相邻。除图2所示的排布方式外，本领域技术人员也可以灵活设定其它的排布方式，只要能够实现两类凸起交错阵列排列的效果即可。另外，在本实施例中是以凸起结构包括两类凸起为例进行说明的，在本实用新型其它的实施例中，凸起结构也可以包括三类或更多类凸起，此时，各类凸起之间交错阵列排布。

由此可见，在本实施例中，通过将聚合物薄膜制备为具有至少两种尺寸的凸起结构的形式能够显著提升摩擦效果，进而提高发电效率。

在图2所示的实施例中，主要是以形状相同、但尺寸不同的两类凸起为例进行介绍的。在本实用新型其它的实施例中，也可以通过形状不同、尺寸相同或形状和尺寸都不同的两类或更多类凸起实现。例如，除图2所示的圆柱状凸起之外，第一类凸起的形状还可以为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状；同理，第二类凸起的形状也可以为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状。具体地，本领域技术人员可以根据需要选择合适的形状，例如，两个分别设置有棱柱状凸起的聚合物薄膜相互摩擦时，通过棱柱状凸起能够提升凸起的侧部的摩擦力；两个分别设置有圆锥状或棱锥状凸起的聚合物薄膜相互摩擦时，通过锥状凸起能够提升凸起的顶部的摩擦力。由此可见，通过灵活设置不同规格的两类或更多类凸起，能够显著提升摩擦力，提高摩擦效果，同时降低 设置有不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面与摩擦电压力传感器的另一摩擦界面之间的摩擦平衡度，提升摩擦电压力传感器的灵敏度。

具体实现时，发明人发现：当第一类凸起和第二类凸起为图3所示的凸起形状或第一类凸起和第二类凸起为图4所示的凸起形状时，能够更进一步地提升摩擦效果。

图3示出了圆台状凸起的形状示意图。如图3所示，凸起的形状为圆台状，所谓圆台是指：用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分叫做圆台。换言之，以直角梯形垂直于底边的腰所在直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫做圆台，旋转轴叫做圆台的轴，直角梯形上、下底旋转所成的圆面称为圆台的上、下底面，另一腰旋转所成的曲面称为圆台的侧面，侧面上各个位置的直角梯形的腰称为圆台的母线，圆台的轴上的梯形的腰的长度叫做圆台的高，圆台的高也是上、下底面间的距离。具体地，本领域技术人员可以根据摩擦电压力传感器的尺寸灵活设定圆台的相关参数，本发明对圆台的具体尺寸不做限定。例如，当第一类凸起和第二类凸起的形状相同且为圆台状时，第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm；第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm。

图4示出了圆台与球冠相组合的凸起的形状示意图。如图4所示，该类组合状凸起包括：第一部分凸起41和第二部分凸起42。其中，第一部分凸起41为上文提到的圆台状凸起，第二部分凸起42为球冠状凸起。所谓球冠是指：球面被平面所截得的一部分叫做球冠，截得的圆叫做球冠的底面，垂直于截面的直径被截得的一段叫做球冠的高，球冠也可以看作一段圆弧绕经过它的一个端点的直径旋转所成的曲面。具体地，圆台状凸起的下底面设置在聚合物薄膜的第一表面上，球冠状凸起的底面设置在圆台状凸起的上底面上，且圆台状凸起的上底面面积小于圆台状凸起的下底面面积。其中，第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm，球冠的底面直径为0.5mm-2mm，球冠的高为0.2mm-1mm；第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的 下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的高为0.2mm-1mm。

在上述实施例中，聚合物薄膜还具有第二表面，该第二表面既可以为平滑表面，也可以为设置有凸起结构的凹凸不平的表面，其中，凸起结构中包含的凸起的规格、数量和排布方式可由本领域技术人员灵活设定，例如，可以采取与第一表面中的凸起结构相同的设置方式，也可以采用与第一表面中的凸起结构不同的设置方式，本实用新型对此不做限定。当聚合物薄膜的第二表面为平滑表面时，该第二表面可以作为固定面与摩擦电压力传感器的一个电极或一个高分子聚合物绝缘层相对固定，也可以作为摩擦电压力传感器的一个摩擦界面与该摩擦电压力传感器的另一摩擦界面相互接触摩擦；当聚合物薄膜的第二表面为设置有上述凸起结构的凹凸不平的表面时，该第二表面仅作为摩擦电压力传感器的一个摩擦界面与该摩擦电压力传感器的另一摩擦界面相互接触摩擦。具体实现方式取决于摩擦电压力传感器的具体结构。

在上述各个实施例中，聚合物薄膜的制备材料为选自硅胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、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、再生海绵薄膜、纤维素海绵薄膜、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、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。优选地，聚合物薄膜为硅胶。

上述实各个施例中，聚合物薄膜的第一表面和/或第二表面上设置的凸起结构的制备方法如下所述：

步骤一：通过光刻等制作工艺在模板上雕刻出凸起结构的形状，如圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状、棱台状或组合状凸起，得到带有凸起结构形状的模板。

步骤二：通过刮涂、喷涂或注塑等制作工艺将聚合物浆料设置在上述带有 凸起结构形状的模板上。

步骤三:经过固化干燥后，将上述设置有聚合物浆料的模板脱模，得到聚合物薄膜。

本实用新型还提供了一种包括上述聚合物薄膜的摩擦电压力传感器。其中，聚合物薄膜的第一表面和/或聚合物薄膜的第二表面作为摩擦电压力传感器的摩擦界面与其相对设置的摩擦电压力传感器的另一摩擦界面相互接触摩擦，并在两个电极之间感应出电荷，以实现摩擦发电的效果。

进一步地，本实用新型的摩擦电压力传感器包括至少一个摩擦发电机，摩擦发电机可以为现有技术中的摩擦发电机，本领域技术人员可以根据需要进行选择。为了便于理解，下面通过几个示例简单介绍本实用新型实施例中的几种可供选择的摩擦发电机的具体结构。并且为了便于清楚地介绍摩擦发电机的结构，将第一表面设置有上述凸起结构、第二表面为平滑表面的聚合物薄膜称为第一聚合物薄膜；将第一表面和第二表面同时设置有上述凸起结构的聚合物薄膜称为第二聚合物薄膜。

示例一、

三层结构的摩擦发电机(即三层结构的摩擦电压力传感器)包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层为上述实施例中的聚合物薄膜。

可选地，示例一的一种具体的实施方式是第二电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二表面上；且第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与第一电极层相对设置。在上述结构中，第二电极层与第一高分子聚合物绝缘层的第二表面之间相对固定，第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与第一电极层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦并在第一电极层和第二电极层处感应出电荷。因此，在该具体实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层和第一电极层相对设置的两个面构成摩擦发电机的摩擦界面，上述的第一电极层和第二电极层分别作为摩擦发电机的两个输出端。也就是说，该具体实施方式中的第一高分子聚合物绝缘层采用的是第一聚合物薄膜。

可选地，示例一的另一种具体的实施方式是第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与第一电极层相对设置；第一高分子聚合物绝缘层的第二表面与第二电 极层相对设置。在上述结构中，第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与第一电极层之间和第一高分子聚合物绝缘层的第二表面与第二电极层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦并在第一电极层和第二电极层处感应出电荷。因此，在该具体实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层与第一电极层相对设置的两个面和第一高分子聚合物绝缘层与第二电极层相对设置的两个面构成摩擦发电机的摩擦界面，上述的第一电极层和第二电极层分别作为摩擦发电机的两个输出端。也就是说，该具体实施方式中的第一高分子聚合物绝缘层采用的是第二聚合物薄膜。

应当注意的是，本领域技术人员可以根据需要使三层结构的摩擦发电机中的相邻层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦，也就是说，其中的第一高分子聚合物绝缘层可以根据需要选择第一聚合物薄膜或第二聚合物薄膜，此处不做限定。

示例二、

四层结构的摩擦发电机(即四层结构的摩擦电压力传感器)包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层为上述实施例中的聚合物薄膜。

可选地，如图5所示，示例二的一种具体的实施方式是第一电极层50设置在第一高分子聚合物绝缘层51的第二表面上，第二电极层53设置在第二高分子聚合物绝缘层52的第二表面上，且第一高分子聚合物绝缘层51的第一表面与第二高分子聚合物绝缘层52的第一表面相对设置。在上述结构中，第一电极层50与第一高分子聚合物绝缘层51的第二表面之间相对固定，第二电极层53与第二高分子聚合物绝缘层52的第二表面之间相对固定，第一高分子聚合物绝缘层51的第一表面与第二高分子聚合物绝缘层52的第一表面之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦并在第一电极层和第二电极层处感应出电荷。因此，在该具体实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层51和第二高分子聚合物绝缘层52相对设置的两个面构成摩擦发电机的摩擦界面，上述的第一电极层和第二电极层分别作为摩擦发电机的两个输出端。也就是说，该具体实施方式中的第一高分子聚合物绝缘层51和/或第二高分子聚合物绝缘层52采用的是第一聚合物薄膜。

应当注意的是，本领域技术人员可以根据需要使四层结构的摩擦发电机中的相邻层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦，也就是说，其中的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以根据需要选择第一聚合物薄膜和/或第二聚合物薄膜，此处不做限定。

示例三、

五层居间薄膜结构的摩擦发电机(即五层居间薄膜结构的摩擦电压力传感器)包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层(即高分子聚合物绝缘层)、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层为上述实施例中的聚合物薄膜。

可选地，示例三的一种具体的实施方式是第一电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二表面上；第二电极层设置在第二高分子聚合物绝缘层的第二表面上，且居间薄膜层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一表面和第二高分子聚合物绝缘层的第一表面之间。在该具体实施方式中，居间薄膜层是由高分子聚合物材料制作而成，其中，居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层中的一个相对固定，而与另一个构成摩擦界面接触摩擦。例如，居间薄膜层的第二表面固定在第二高分子聚合物绝缘层的第一表面上，且居间薄膜层的第一表面与第一高分子聚合物绝缘层的第一表面构成摩擦界面接触摩擦。此时，由于居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层相对固定，因此，当该摩擦发电机受到挤压或发生弯曲时，第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与居间薄膜层的第一表面接触摩擦并在第一电极层和第二电极层处感应出电荷。上述的第一电极层和第二电极层分别作为摩擦发电机的两个输出端。也就是说，该具体实施方式中的第一高分子聚合物绝缘层和/或居间薄膜层采用的是第一聚合物薄膜。

应当注意的是，本领域技术人员可以根据需要使五层居间薄膜结构的摩擦发电机中的相邻层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦，也就是说，其中的第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层可以根据需要选择第一聚合物薄膜和/或第二聚合物薄膜，此处不做限定。

示例四、

五层居间电极结构的摩擦发电机(即五层居间电极结构的摩擦电压力传感 器)包括依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间电极层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层和/或居间电极层为上述实施例中的聚合物薄膜。

可选地，示例四的一种具体的实施方式是第一电极层固定设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二表面上；第二电极层固定设置在第二高分子聚合物绝缘层的第二表面上，居间电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一表面与第二高分子聚合物绝缘层的第一表面之间。在该具体的实施方式中，通过居间电极层与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的摩擦产生电荷，由此将在居间电极层与第一电极层和第二电极层之间产生电势差。其中，居间电极层是由能够制作电极的材料制作的，居间电极层与第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面构成一组摩擦界面，和/或居间电极层与第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面构成另一组摩擦界面；第一电极层和第二电极层串联为摩擦发电机的一个输出端；居间电极层作为摩擦发电机的另一个输出端。也就是说，该具体实施方式中的第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层采用的是第一聚合物薄膜。

应当注意的是，本领域技术人员可以根据需要使五层居间电极结构的摩擦发电机中的相邻层之间在受到按压或发生弯曲时接触摩擦，也就是说，其中的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以根据需要选择第一聚合物薄膜和/或第二聚合物薄膜，此处不做限定。

此外，在上述四种示例中，若构成摩擦界面的相邻两层高分子聚合物绝缘层同时采用本实用新型的聚合物薄膜，且两层聚合物薄膜上的凸起结构接触摩擦，则两层聚合物薄膜上的凸起结构中包含的凸起的规格(即形状和/或尺寸)、数量和/或排布方式可以相同，也可以不同，此处不做限定。以示例二的一种具体实施方式(即四层结构的摩擦发电机)为例，当第一高分子聚合物绝缘层上设置的凸起结构包括图2所示的大小两种凸起时，第二高分子聚合物绝缘层上设置的两类凸起的形状和尺寸可以与第一高分子聚合物绝缘层上设置的两类凸起的形状和尺寸不同，并且，排布方式也可以与第一高分子聚合物绝缘层上设置的两类凸起相互对应：如在第二高分子聚合物绝缘层上，将正对着第一高分子聚合物绝缘层上的尺寸较大的凸起的位置设置为尺寸较小的凸起；而将正对着第一高分子聚合物绝缘层上的尺寸较小的凸起的位置设置为尺寸较大的 凸起，从而使两个高分子聚合物绝缘层上的凸起结构互相配合而达到最佳的摩擦效果。另外，两个高分子聚合物绝缘层上设置的凸起的位置可以完全相同，也可以稍微错开一些距离，以达到更好的摩擦效果。

此外，根据摩擦发电机的工作原理，在摩擦发电机工作的过程中，两个摩擦界面需要不断的接触摩擦和分离，而一直处于接触状态或者分离状态时，发电机则不能具有很好的输出性能。因此，为了能够制作出性能优异的发电机，在上述的四种示例中，摩擦发电机还可以为拱形，相应地，摩擦发电机中构成摩擦界面的两层相互分离而形成间隙。例如：进一步地使构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面向外拱起形成凸面(即：至少一个摩擦界面的中间部分朝向远离或接近另一摩擦界面的方向拱起)，由此在两个摩擦界面之间形成间隙，使两个摩擦界面在不受力的情况下能够自动弹起。除此之外，还可以在两个摩擦界面之间设置弹簧和/或垫片，从而进一步使得两个摩擦界面能够在不受力的情况下自动弹起，其中，弹簧和/或垫片既可以设置在两个摩擦界面的边角等位置，也可以设置在两个摩擦界面的中心位置。

本实用新型提供的摩擦电压力传感器可用于监测人体的呼吸、心跳等生理参数。具体地，通过将呼吸、心跳等生理特征所产生的摩擦力转换为电信号来实现监测生理参数的目的。由于上述摩擦电压力传感器通过摩擦效果更佳的聚合物薄膜制备，因而感应摩擦力的效果更好，所制备的摩擦电压力传感器的灵敏度也更高。

综上所述，在本实用新型提供的用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜及摩擦电压力传感器中，在聚合物薄膜上设置有由规格不同的至少两类凸起所构成的凸起结构。由于凸起结构中所包含的凸起的规格不同，因此，进一步提升了摩擦表面的粗糙度、增大了摩擦力，进而提升了摩擦电压力传感器的灵敏度，同时又由于包含不同规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面进行摩擦时，打破了传统的包含规格凸起的聚合物薄膜作为摩擦电压力传感器的摩擦界面在摩擦过程中建立起的摩擦平衡度，使包含不同规格凸起的聚合物薄膜与另一摩擦界面在摩擦过程中的摩擦平衡度降低，从而进一步提升了摩擦电压力传感器的灵敏度。

应当理解的是，本实用新型所提到的摩擦平衡度是指两层摩擦界面在互相摩擦过程中达到输出平衡状态的难易程度，摩擦平衡度越低，说明两层摩擦界 面在互相摩擦过程中达到输出平衡状态越难；摩擦平衡度越高，说明两层摩擦界面在互相摩擦过程中达到输出平衡状态越容易。也就是说，若摩擦电压力传感器的摩擦平衡度低，极易感知外力作用，摩擦电压力传感器的灵敏度高。

本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

还可以理解的是，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。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于摩擦电压力传感器的聚合物薄膜，其特征在于，所述聚合物薄膜包括用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第一表面，其中，所述第一表面上设置有凸起结构，所述凸起结构至少包括第一类凸起和第二类凸起，且所述第一类凸起和所述第二类凸起的规格不同。

2.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述聚合物薄膜还包括用于作为摩擦电压力传感器的摩擦界面的第二表面，其中，所述第二表面上设置有凸起结构，所述凸起结构至少包括第一类凸起和第二类凸起，且所述第一类凸起和所述第二类凸起的规格不同。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述第一类凸起和第二类凸起的规格不同具体包括：所述第一类凸起和所述第二类凸起的形状不同，和/或，所述第一类凸起和所述第二类凸起的尺寸不同。

4.根据权利要求3所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述第一类凸起的形状为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状；所述第二类凸起的形状为以下形状中的一种：圆柱状、半球状、圆锥状、圆台状、棱柱状、棱锥状或棱台状。

5.根据权利要求4所述的聚合物薄膜，其特征在于，当所述第一类凸起和所述第二类凸起的形状相同且为圆柱状、圆锥状或半球状时，所述第一类凸起的尺寸范围包括：凸起高度为1.0mm-2.5mm，直径为0.5mm-3mm；所述第二类凸起的尺寸范围包括：凸起高度为0.2mm-2.0mm，直径为0.2mm-2.5mm。

6.根据权利要求4所述的聚合物薄膜，其特征在于，当所述第一类凸起和所述第二类凸起的形状相同且为圆台状时，所述第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm；所述第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm。

7.根据权利要求3所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述第一类凸起和所述第二类凸起的形状相同且为组合状凸起，所述组合状凸起包括：第一部分凸起和第二部分凸起，所述第一部分凸起为圆台状凸起，所述第二部分凸起为球冠状凸起，所述圆台状凸起的下底面设置在所述第一表面上，所述球冠状凸起的底面设置在所述圆台状凸起的上底面上，且所述圆台状凸起的上底面面积小于所述圆台状凸起的下底面面积；

其中，所述第一类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为1.0mm-2.5mm，圆台的下底面直径为0.5mm-3mm，圆台的上底面直径为0.5mm-2mm，球冠的底面直径为0.5mm-2mm，球冠的高为0.2mm-1mm；所述第二类凸起的尺寸范围包括：圆台的高为0.2mm-2mm，圆台的下底面直径为0.2mm-2.5mm，圆台的上底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的底面直径为0.2mm-1.5mm，球冠的高为0.2mm-1mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的聚合物薄膜，其特征在于，所述第一类凸起和所述第二类凸起交错阵列排布。

9.一种摩擦电压力传感器，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的聚合物薄膜。

10.根据权利要求9所述的摩擦电压力传感器，其特征在于，所述摩擦电压力传感器包括至少一个摩擦发电机，其中，所述摩擦发电机的结构包括以下四种结构中的至少一种：

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠设置构成的三层结构的摩擦发电机；其中，所述第一高分子聚合物绝缘层为所述聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的四层结构的摩擦发电机，其中，所述第一高分子聚合物绝缘层和/或所述第二高分子聚合物绝缘层为所述聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的五层居间薄膜结构的摩擦发电机，其中，所述第一高分子聚合物绝缘层和/或所述第二高分子聚合物绝缘层和/或所述居间薄膜层为所述聚合物薄膜；

由第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间电极层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层依次层叠构成的五层居间电极结构的摩擦发电机，其中，所述第一高分子聚合物绝缘层和/或所述第二高分子聚合物绝缘层为所述聚合物薄膜。