KR20160125276A - Triboelectric generator - Google Patents

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KR20160125276A
KR20160125276A KR1020150138615A KR20150138615A KR20160125276A KR 20160125276 A KR20160125276 A KR 20160125276A KR 1020150138615 A KR1020150138615 A KR 1020150138615A KR 20150138615 A KR20150138615 A KR 20150138615A KR 20160125276 A KR20160125276 A KR 20160125276A
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신현진
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설민수
박성준
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삼성전자주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators

Abstract

Disclosed is a triboelectric generator using a one-dimensional (1D) nano material or two-dimensional (2D) nano material. A first electrode and a second electrode are prepared to face each other in the disclosed triboelectric generator. An energy generating layer which generates electric energy by contact with another material is prepared in the first electrode, wherein the energy generating layer can include a 2D material having a crystal structure in a 2D shape.

Description

마찰전기 발전기{Triboelectric generator}Triboelectric generator

마찰전기 발전기에 관한 것으로, 상세하게는 1차원 나노물질 또는 2차원 물질을 이용한 마찰전기 발전기에 관한 것이다. More particularly, to a triboelectric generator using a one-dimensional nanomaterial or a two-dimensional material.

에너지를 하베스팅(harvesting)하는 소자들은 주변 환경에 존재하는 바람이나 진동, 또는 인간의 움직임으로부터 발생되는 기계적 에너지 등을 전기 에너지로 변환하여 추출할 수 있는 새로운 친환경 에너지 발전소자라 할 수 있다. Devices harvesting energy can be considered as a new eco-friendly power plant capable of converting wind energy or vibration, or mechanical energy generated from human motion, into electric energy and extracting them from the surrounding environment.

1차원 나노물질 또는 2차원 물질을 이용한 마찰전기 발전기를 제공하는 것이다.  And to provide a triboelectric generator using a one-dimensional nanomaterial or a two-dimensional material.

일 측면에 있어서, In one aspect,

서로 대향되게 마련되는 제1 및 제2 전극; 및First and second electrodes facing each other; And

상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material)을 포함하는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기가 제공된다.And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material, the first energy generation layer including a 2D material having a two-dimensional crystal structure, Is provided.

상기 2차원 물질은 h-BN(hexagonal-Boron Nitride) 및 TMD(Transition Metal Dichalcogenide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 TMD는 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Ge 및 Pb 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 금속 원소와 S, Se 및 Te으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 칼코겐 원소를 포함할 수 있다. The two-dimensional material may include at least one of hexagonal-boron nitride (h-BN) and transition metal dichalcogenide (TMD). The TMD may include one metal element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Te. ≪ / RTI >

상기 2차원 물질은 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 그리고, 기 2차원 물질은 대략 0.3nm ~ 1000nm의 두께를 가질 수 있다. 이러한 상기 2차원 물질은 도핑되어 있거나(doped) 또는 도핑되어 있지 않을(undoped) 수 있다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에는 스페이서(spacer)가 더 마련될 수 있다. The two-dimensional material may have a single layer structure or a multi-layer structure. The base two-dimensional material may have a thickness of about 0.3 nm to 1000 nm. The two-dimensional material may be doped or undoped. A spacer may be further provided between the first electrode and the second electrode.

상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 상기 마찰전기 발전기는 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 제1 기판과, 상기 제2 전극이 마련되는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극 또는 상기 제2 기판과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. The first energy generating layer may generate electrical energy by contact with the second electrode. The triboelectric generator may further include at least one of a first substrate having the first electrode and the first energy generation layer, and a second substrate having the second electrode. Here, the first energy generating layer may generate electrical energy by contact with the second electrode or the second substrate.

상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나 신축성이 있을 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 예를 들면, PDMS(polydimethylsiloxane), PI(polyimide), Teflon, Urethane 및 Nylon 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 대략 200% 이하의 신장률(elongation percentage)을 가질 수 있다. At least one of the first and second substrates may be stretchable. At least one of the first and second substrates may include at least one selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), PI (polyimide), Teflon, Urethane and Nylon. At least one of the first and second substrates may have an elongation percentage of about 200% or less.

상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 물결 모양(wavy)의 표면을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제1 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), Ag 나노와이어, 금속 및 금속 메쉬(metal mesh)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. At least one of the first and second substrates may have a wavy surface. Here, the first electrode and the first energy generating layer may have a shape corresponding to the surface of the first substrate, and the second electrode may have a shape corresponding to the surface of the second substrate. At least one of the first and second electrodes may include at least one selected from the group consisting of a carbon nanotube (CNT), a graphene, an Ag nanowire, a metal, and a metal mesh.

상기 마찰전기 발전기는 상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함할 수 있다. 상기 마찰전기 발전기는 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 제1 기판과, 상기 제2 전극 및 상기 제2 에너지 발생층이 마련되는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나 신축성이 있을 수 있다.The triboelectric generator may further include a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer. The triboelectric generator may further include at least one of a first substrate on which the first electrode and the first energy generating layer are formed, and a second substrate on which the second electrode and the second energy generating layer are formed . At least one of the first and second substrates may be stretchable.

다른 측면에 있어서,In another aspect,

서로 대향되게 마련되며, 신축성을 가지는 제1 및 제2 전극; 및First and second electrodes provided opposite to each other and having elasticity; And

상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기가 제공된다.And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material.

상기 제1 에너지 발생층은 나노 사이즈를 갖는 1차원 형상의 1차원 나노물질(1D nanomaterial) 및 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서 상기 1차원 나노물질은 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 2차원 물질은 그래핀, h-BN 및 TMD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The first energy generation layer may include at least one of a one-dimensional nanodaterial having a nano-size and a two-dimensional material having a two-dimensional crystal structure. Wherein the one-dimensional nanomaterial comprises carbon nanotubes and the two-dimensional material may comprise at least one of graphene, h-BN, and TMD.

상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 상기 마찰전기 발전기는 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제1 기판과, 상기 제2 전극이 마련되는 신축성이 있는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 여기서, 여기서, 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극 또는 상기 제2 기판과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 물결 모양(wavy)의 표면을 가질 수 있다. 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제1 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있다. The first energy generating layer may generate electrical energy by contact with the second electrode. The triboelectric generator may further include at least one of a flexible first substrate provided with the first electrode and the first energy generation layer, and a second flexible substrate provided with the second electrode. Here, the first energy generating layer may generate electrical energy by contact with the second electrode or the second substrate. At least one of the first and second substrates may have a wavy surface. The first electrode and the first energy generation layer may have a shape corresponding to a surface of the first substrate and the second electrode may have a shape corresponding to a surface of the second substrate.

상기 마찰전기 발전기는 상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함할 수 있다. 상기 마찰전기 발전기는 상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제1 기판과, 상기 제2 전극 및 상기 제2 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. The triboelectric generator may further include a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer. The triboelectric generator may include at least one of a flexible first substrate provided with the first electrode and the first energy generation layer and a second flexible substrate provided with the second electrode and the second energy generation layer, As shown in FIG.

다른 측면에 있어서,In another aspect,

적층된 복수개의 에너지 발생유닛을 포함하고,A plurality of stacked energy generating units,

상기 에너지 발생유닛들 각각은,Wherein each of the energy generating units comprises:

서로 대향되게 마련되는 제1 및 제2 전극; 및First and second electrodes facing each other; And

상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material)을 포함하는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기가 제공된다.And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material, the first energy generation layer including a 2D material having a two-dimensional crystal structure, Is provided.

상기 마찰전기 발전기는 상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함할 수 있다. 상기 에너지 발생유닛들은 서로 직결로 연결될 수 있다. The triboelectric generator may further include a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer. The energy generating units may be directly connected to each other.

다른 측면에 있어서,In another aspect,

적층된 복수개의 에너지 발생유닛을 포함하고,A plurality of stacked energy generating units,

상기 에너지 발생유닛들 각각은,Wherein each of the energy generating units comprises:

서로 대향되게 마련되며, 신축성을 가지는 제1 및 제2 전극; 및First and second electrodes provided opposite to each other and having elasticity; And

상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기가 제공된다.And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material.

상기 마찰전기 발전기는 상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함할 수 있다. The triboelectric generator may further include a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer.

예시적인 실시예에 따르면, 마찰전기 발전기가 대전 특성이 다른 물질과의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 에너지 발생층을 포함하고, 이러한 에너지 발생층은 1차원 나노물질 및 2차원 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 기판으로 유연하고 신축성이 있는 기판을 사용하는 경우 이 기판에 마련되는 전극 및 에너지 발생층도 기판에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 따라서, 유연하고 신축성을 가지는 기판을 이용하여 제작된 마찰전기 발전기는 바람, 소리 또는 인체의 움직임 등과 같은 외부 환경에 대응하여 보다 효과적으로 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 복수의 마찰전기 발전기를 수직으로 적층하여 서로 직렬로 연결함으로써 출력되는 전기에너지의 양을 증대시킬 수 있다. 이러한 마찰전기 발전기는 예를 들어 포터블 전자기기, 의류, 가방, 모자, 장갑, 깃발 등에 사용되거나 또는 신체 일부에 부착되어 사용됨으로써 전기에너지를 발생시킬 수 있다. According to an exemplary embodiment, a triboelectric generator includes an energy-generating layer capable of generating electrical energy by friction with a material having a different charging characteristic, and the energy-generating layer includes at least one of a one-dimensional nanomaterial and a two- One can be included. In addition, when a flexible and stretchable substrate is used as the substrate, the electrodes and the energy generating layer provided on the substrate may have flexibility and stretchability corresponding to the substrate. Therefore, a triboelectric generator manufactured using a flexible and stretchable substrate can generate electric energy more effectively in response to an external environment such as wind, sound, or movement of a human body. Further, by stacking a plurality of triboelectric generators vertically and connecting them in series, the amount of electric energy output can be increased. Such triboelectric generators can generate electrical energy, for example, in portable electronic devices, clothing, bags, hats, gloves, flags, etc., or attached to body parts.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 마찰전기 발전기가 가압(pressing)(또는 굽힘(bending))에 의해 전기에너지를 발생시키는 모습을 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 마찰전기 발전기가 슬라이딩(sliding)에 의해 전기에너지를 발생시키는 과정을 도시한 것이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 5는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 7은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 8은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.
도 10은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기를 도시한 것이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 2차원 물질로 이루어진 에너지 발생층의 두께에 따른 출력 전압들(output voltages)을 도시한 것이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 2차원 물질로 이루어진 에너지 발생층의 두께에 따른 출력 전류밀도들(output current densities)를 도시한 것이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 측정 회로의 저항에 따른 출력 전압 및 출력 전류밀도를 도시한 것이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 측정 회로의 저항에 따른 출력 파워밀도(output power density)를 도시한 것이다.
도 15는 MoS2 물질의 대전 특성을 도시한 것이다.
도 16은 WS2 물질의 대전 특성을 도시한 것이다.
도 17a 및 도 17b는 PDMS 기판의 신축성을 이용하여 물결 모양의 그래핀을 포함하는 마찰전기 발전기를 제조하는 방법을 도시한 것이다.
도 18a 내지 도 18c는 도 17a 및 도 17b에 의해 제작된 마찰전기 발전기에서, PDMS의 신장률에 따른 출력 전압들을 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to an exemplary embodiment.
Figs. 2A to 2E illustrate how the triboelectric generator shown in Fig. 1 generates electric energy by pressing (or bending). Fig.
FIGS. 3A to 3D illustrate a process in which the triboelectric generator shown in FIG. 1 generates electric energy by sliding.
4 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
5 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
6 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
7 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
8 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
9 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
Figure 10 shows a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.
11 shows output voltages according to the thickness of an energy generating layer made of two-dimensional material in a triboelectric generator according to an exemplary embodiment.
12 shows output current densities according to the thickness of the energy generating layer made of two-dimensional material in the triboelectric generator according to the exemplary embodiment.
13 shows the output voltage and output current density according to the resistance of the measurement circuit in a triboelectric generator according to an exemplary embodiment.
Figure 14 shows the output power density of a triboelectric generator according to the resistance of a measurement circuit according to an exemplary embodiment.
Fig. 15 shows the charging characteristics of the MoS 2 material.
Figure 16 shows the charging characteristics of the WS 2 material.
17A and 17B show a method of manufacturing a triboelectric generator including wavy graphene using the elasticity of a PDMS substrate.
Figs. 18A to 18C show the output voltages according to the PDMS elongation in the triboelectric generator produced by Figs. 17A and 17B.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation. Further, when it is described that a certain material layer is present on a substrate or another layer, the material layer may be present directly on the substrate or another layer, and there may be another third layer in between. In addition, the materials constituting each layer in the following embodiments are illustrative, and other materials may be used.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 대향하여 이격되게 마련되는 제1및 제2 전극(111,121)과, 제1 전극(111)에 마련되는 에너지 발생층(130)을 포함한다. 여기서, 에너지 발생층(130)은 제2 전극(121)과 마주보는 제1 전극(111)의 상면에 마련되어 있다. Referring to FIG. 1, the triboelectric generator includes first and second electrodes 111 and 121 spaced apart from each other, and an energy generation layer 130 provided on the first electrode 111. Here, the energy generating layer 130 is provided on the upper surface of the first electrode 111 facing the second electrode 121.

제1 및 제2 전극(111,121)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극(111,121)은 단단한(rigid) 특성을 가질 수 있다. 한편 대체적으로(alternatively), 제1 및 제2 전극(111,121) 중 하나 또는 둘 다 유연하고(flexible), 신축성이 있는(stretchable) 특성을 가질 수도 있다. 이 경우, 유연하고 신축성이 있는 전극은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), Ag 나노와이어, 금속 및 금속 메쉬(metal mesh)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유연하고 신축성이 있는 전극은 도전성 섬유들이 직조되어(woven) 형성된 직물(fabric)의 형태를 가질 수도 있다. 이와 같이, 유연하고 신축성이 있는 전극은 예를 들면 대략 200% 이하의 신장률(elongation percentage)를 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The first and second electrodes 111 and 121 may include a conductive material. For example, the first and second electrodes 111 and 121 may have rigid characteristics. Alternatively, alternatively, one or both of the first and second electrodes 111, 121 may have a flexible, stretchable characteristic. In this case, the flexible and stretchable electrode may be formed of one or more selected from the group consisting of, for example, carbon nanotubes (CNT), graphene, Ag nanowires, metal and metal mesh But is not limited thereto. In addition, the flexible and stretchable electrodes may have the form of a fabric formed from woven conductive fibers. As such, the flexible and stretchable electrode may have an elongation percentage of, for example, about 200% or less. However, the present invention is not limited thereto.

제1 전극(111)의 상면에는 에너지 발생층(130)이 마련되어 있으며, 이러한 에너지 발생층(130)은 제2 전극(121)과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 여기서, 에너지 발생층(130)은 제2 전극(121)과 다른 대전 특성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 에너지 발생층(130)은 2차원 물질(two dimensional material, 2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 2차원 물질이라 함은 2차원(two dimensional) 형상의 결정 구조를 가지는 물질을 의미한다. 2차원 물질은 예를 들면 h-BN(hexagonal-Boron Nitride) 및/또는 TMD(Transition Metal Dichalcogenide)를 포함할 수 있다. The energy generating layer 130 is formed on the upper surface of the first electrode 111. The energy generating layer 130 can generate electric energy by contacting with the second electrode 121. [ Here, the energy generating layer 130 may include a material having a charge property different from that of the second electrode 121. The energy generating layer 130 may include two dimensional materials (2D materials). Here, the two-dimensional material means a material having a two-dimensional crystal structure. The two-dimensional material may include, for example, hexagonal-boron nitride (h-BN) and / or transition metal dichalcogenide (TMD).

2차원 물질은 단층 구조 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 2차원 물질의 층수는 대략 1 ~ 300 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 2차원 물질을 이루는 각 층은 원자 레벨(atomic level)의 두께를 가질 수 있다. 2차원 물질의 두께는 예를 들면, 대략 0.3nm ~ 1000nm 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 복층 구조를 가지는 2차원 물질의 층들은 반데르 발스힘(van der Waals force)에 의해 서로 결합되어 있을 수 있다.The two-dimensional material may have a single-layer structure or a multi-layer structure. For example, the number of layers of the two-dimensional material may be approximately 1 to 300, but is not limited thereto. Here, each layer constituting the two-dimensional material may have an atomic level thickness. The thickness of the two-dimensional material may be, for example, about 0.3 nm to 1000 nm, but is not limited thereto. The layers of the two-dimensional material having a multi-layer structure may be bonded to each other by a van der Waals force.

h-BN은 그래핀과 유사한 2차원 형상의 결정 구조를 가지는 절연체이다. 이러한 h-BN은 열적 안정성 및 기계적 강도가 우수하고, 높은 열전도도와 낮은 절연 상수를 가지고 있다. TMD는 2차원 형상의 결정 구조를 가지는 반도체이다. 예를 들면, TMD는 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re 중 하나의 전이금속과 S, Se, Te 중 하나의 칼코겐(chalcogen) 원소를 포함할 수 있다. 여기서, TMD는, 예컨대, MX2 로 표현될 수 있으며, 여기서, M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이다. 상기 M은 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re 등이 될 수 있고, 상기 X는 S, Se, Te 등이 될 수 있다. 이 경우, TDM는 예를 들면, MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2, HfS2, HfSe2, NbSe2, ReSe2 등을 포함할 수 있다. 대체적으로(alternatively), TMD는 MX2 로 표현되지 않을 수도 있다. 이 경우 예를 들면, TMD는 전이금속인 Cu와 칼코겐 원소인 S의 화합물인 CuS을 포함할 수도 있다. 한편, TMD는 비전이금속(non-transition metal)을 포함하는 칼코게나이드 물질일 수도 있다. 비전이금속은, 예컨대, Ga, In, Sn, Ge, Pb 등을 포함할 수 있다. 이 경우, TMD는 Ga, In, Sn, Ge, Pb 등의 비전이금속과 S, Se, Te와 같은 칼코겐 원소의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, TMD는 SnSe2, GaS, GaSe, GaTe, GeSe, In2Se3, InSnS2 등을 포함할 수 있다. h-BN is an insulator having a two-dimensional crystal structure similar to graphene. These h-BN have excellent thermal stability and mechanical strength, high thermal conductivity and low dielectric constant. TMD is a semiconductor having a two-dimensional crystal structure. For example, TMD may include one of the transition metals of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, and Re and a chalcogen element of S, Se, . Here, TMD can be expressed, for example, as MX 2 , where M is a transition metal and X is a chalcogen element. The M may be Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, and the X may be S, Se, Te or the like. In this case, the TDM may include, for example, MoS 2 , MoSe 2 , MoTe 2 , WS 2 , WSe 2 , WTe 2 , ZrS 2 , ZrSe 2 , HfS 2 , HfSe 2 , NbSe 2 , ReSe 2 , . Alternately, the TMD may not be represented by MX 2 . In this case, for example, TMD may include Cu, which is a transition metal, and CuS, which is a compound of S, which is a chalcogen element. On the other hand, TMD may be a chalcogenide material including non-transition metal. The non-transition metal may include, for example, Ga, In, Sn, Ge, Pb and the like. In this case, the TMD may include a non-transition metal such as Ga, In, Sn, Ge, and Pb and a compound of a chalcogen element such as S, Se, or Te. For example, TMD may include SnSe 2 , GaS, GaSe, GaTe, GeSe, In 2 Se 3 , InSnS 2 , and the like.

이상을 정리하면, TMD는 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Ge, Pb 중 하나의 금속 원소와 S, Se, Te 중 하나의 칼코겐 원소를 포함할 수 있다. 그러나, 이상에서 언급된 물질들은 단지 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 물질들이 TMD 물질로 사용될 수도 있다.The TMD is a metal element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, And may include one chalcogen element. However, the materials mentioned above are merely illustrative, and other materials may be used as TMD materials.

한편, 제1 및 제2 전극(111,121) 모두 유연하고 신축성이 있는 전극들인 경우에 에너지 발생층(130)은 1차원 나노물질(one dimensional nano-material, 1D nano-material) 및/또는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 나노 사이즈를 가지는 1차원 형상의 물질을 의미한다. 이러한 1차원 나노물질에는 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT)가 포함될 수 있다. 그리고, 여기서 2차원 물질에는 예를 들면, 그래핀, h-BN 및/또는 TMD가 포함될 수 있다. 그래핀은 탄소 원자들이 육각형의 2차원 형태로 결합된 전도체이다.When both the first and second electrodes 111 and 121 are flexible and stretchable electrodes, the energy generating layer 130 may be a one-dimensional nano-material and / or a two-dimensional material (2D) material. Here, the one-dimensional nanomaterial refers to a one-dimensional material having nanosize. Such one-dimensional nanomaterials may include, for example, carbon nanotubes (CNTs). And, the two-dimensional material may include, for example, graphene, h-BN and / or TMD. Graphene is a conductor in which carbon atoms are bonded in hexagonal two-dimensional form.

에너지 발생층(130) 표면의 대전 특성을 조절하기 위하여 에너지 발생층(130)을 구성하는 2차원 물질 또는 1차원 나노물질은 p형 도펀트(p-type dopant) 또는 n형 도펀트(n-type dopant)로 도핑될 수 있다. 여기서, p형 도펀트 및 n형 도펀트로는 예컨대, 그래핀이나 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube) 등에 사용되는 p형 도펀트 및 n형 도펀트가 사용될 수 있다. 상기 p형 도펀트나 n형 도펀트는 이온주입(ion implantation)이나 화학적 도핑(chemical doping) 방식으로 도핑될 수 있다. The two-dimensional material or the one-dimensional nanomaterial constituting the energy generating layer 130 may be a p-type dopant or an n-type dopant to control the charging characteristics of the surface of the energy generating layer 130 ). ≪ / RTI > Here, as the p-type dopant and the n-type dopant, for example, a p-type dopant and an n-type dopant used for graphene or carbon nanotube (CNT) can be used. The p-type dopant or the n-type dopant may be doped by ion implantation or chemical doping.

p형 도펀트의 소스(source)는 예를 들면, NO2BF4, NOBF4, NO2SbF6 등의 이온성 액체(ionic liquid), HCl, H2PO4, CH3COOH, H2SO4, HNO3 등의 산류 화합물(acidic compound), 디클로로디시아노퀴논(dichlorodicyanoquinone)(DDQ), 옥손(oxone), 디미리스토일포스파티딜이노시톨 (dimyristoylphosphatidylinositol) (DMPI), 트리플루오로메탄술폰이미드(trifluoromethanesulfoneimide) 등의 유기 화합물(organic compound) 등을 포함할 수 있다. 또는, p형 도펀트의 소스로 HPtCl4, AuCl3, HAuCl4, AgOTf(silver trifluoromethanesulfonate), AgNO3, H2PdCl6, Pd(OAc)2, Cu(CN)2 등을 포함할 수도 있다. The source of the p-type dopant may be, for example, an ionic liquid such as NO 2 BF 4 , NOBF 4 or NO 2 SbF 6 , HCl, H 2 PO 4 , CH 3 COOH, H 2 SO 4 , Acidic compounds such as HNO 3 , dichlorodicyanoquinone (DDQ), oxone, dimyristoylphosphatidylinositol (DMPI), trifluoromethanesulfoneimide ) And the like, and the like. Alternatively, the source of the p-type dopant may include HPtCl 4 , AuCl 3 , HAuCl 4 , AgOTf (silver trifluoromethanesulfonate), AgNO 3 , H 2 PdCl 6 , Pd (OAc) 2 and Cu (CN) 2 .

n형 도펀트의 소스는 예를 들면, 치환 또는 비치환된 니코틴아미드의 환원물(a reduction product of a substituted or unsubstituted nicotinamide); 치환 또는 비치환된 니코틴아미드와 화학적으로 결합된 화합물의 환원물(a reduction product of a compound which is chemically bound to a substituted or unsubstituted nicotinamide); 및 두 개 이상의 피리디늄 유도체를 포함하고 하나 이상의 피리디늄 유도체의 질소가 환원된 화합물(a compound comprising at least two pyridinium moieties in which a nitrogen atom of at least one of the pyridinium moieties is reduced)을 포함할 수 있다. 예컨대, n형 도펀트의 소스는 NMNH(nicotinamide mononucleotide-H), NADH(nicotinamide adenine dinucleotide-H), NADPH(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-H)를 포함하거나, 비올로겐(viologen)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 n형 도펀트의 소스는 PEI(polyethylenimine) 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 또는, n형 도펀트는 K, Li 등의 알칼리 금속을 포함할 수 있다. 한편, 이상에서 언급된 p형 도펀트와 n형 도펀트 물질은 예시적인 것으로, 이외에도 다른 다양한 물질이 도펀트로 사용될 수 있다. The source of the n-type dopant is, for example, a reduction product of a substituted or unsubstituted nicotinamide; A reduction product of a compound, which is chemically bound to a substituted or unsubstituted nicotinamide, or an unsubstituted nicotinamide; And a compound comprising at least two pyridinium derivatives wherein at least one pyridinium derivative is nitrogen-reduced (a compound of at least two pyridinium moieties in which a nitrogen atom is at least one of the pyridinium moieties is reduced) have. For example, the source of the n-type dopant may include nicotinamide mononucleotide-H (NMNH), nicotinamide adenine dinucleotide-H (NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-H (NADPH), or may contain a viologen. Alternatively, the source of the n-type dopant may include a polymer such as polyethylenimine (PEI). Alternatively, the n-type dopant may include an alkali metal such as K, Li, or the like. On the other hand, the above-mentioned p-type dopant and n-type dopant material are illustrative, and various other materials can be used as dopants.

이와 같이, 2차원 물질 및/또는 1차원 나노물질을 포함하는 에너지 발생층(130)을 유연하고 신축성이 있는 제1 전극(111)에 형성하게 되면, 에너지 발생층(130)도 제1 전극(111)에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 이와 같은 구조의 마찰전기 발전기에서, 가압(pressing), 굽힙(bending) 또는 슬라이딩(sliding)을 통해 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121) 사이에 접촉 및 분리 과정을 반복하게 되면 제1 및 제2 전극(111,121)을 통해 전기에너지를 얻을 수 있게 된다. When the energy generating layer 130 including the two-dimensional material and / or the one-dimensional nanomaterial is formed on the flexible first electrode 111 as described above, the energy generating layer 130 is also formed on the first electrode 111 111). ≪ / RTI > In the triboelectric generator having such a structure, if contact and separation processes are repeated between the energy generating layer 130 and the second electrode 121 through pressing, bending or sliding, And the second electrode (111, 121).

도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 마찰전기 발전기가 가압(pressing)(또는 굽힘(bending))에 의해 전기에너지를 발생시키는 모습을 도시한 것이다.Figs. 2A to 2E illustrate how the triboelectric generator shown in Fig. 1 generates electric energy by pressing (or bending). Fig.

도 2a를 참조하면, 제1 전극(111)의 상면에는 에너지 발생층(130)이 마련되어 있으며, 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121)이 일정한 간격으로 이격되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극(111,121)은 발생되는 전기에너지를 측정하기 위한 측정 회로(170)로 연결되어 있다. 도 2b를 참조하면, 외부로부터 제2 전극(121)에 가해지는 압력은 제1 전극(111)에 마련된 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121)을 서로 접촉시킨다. 이 과정에서, 서로 접촉하는 에너지 발생층(130)의 상면과 제2 전극(121)의 하면은 각각 마찰 대전에 의해 소정의 극성을 가지는 전하들로 대전된다. Referring to FIG. 2A, the energy generating layer 130 is formed on the upper surface of the first electrode 111, and the energy generating layer 130 and the second electrode 121 are spaced apart from each other by a predetermined distance. Here, the first and second electrodes 111 and 121 are connected to a measurement circuit 170 for measuring the generated electric energy. Referring to FIG. 2B, the pressure applied to the second electrode 121 from the outside causes the energy generating layer 130 and the second electrode 121 provided on the first electrode 111 to contact each other. In this process, the upper surface of the energy generating layer 130 and the lower surface of the second electrode 121, which are in contact with each other, are charged with charges having a predetermined polarity by triboelectrification.

도 2c를 참조하면, 에너지 발생층(130)과 접촉하고 있던 제2 전극(121)이 에너지 발생층(130)으로부터 이격되는 과정에서 전기에너지가 발생하게 되며, 이렇게 발생된 전기에너지는 제1 및 제2 전극(111,121)을 통해 얻을 수 있다. 그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121)이 소정 간격만큼 이격된 상태에서, 도 2e에 도시된 바와 같이 제2 전극(121)에 다시 가해지는 압력은 제2 전극(121)을 에너지 발생층 쪽으로 이동시킨다. 이와 같이, 제2 전극(121)이 에너지 발생층(130)에 가까워지는 과정에서 전기에너지가 발생하게 되며, 이렇게 발생된 전기에너지는 제1 및 제2 전극(111,121)을 통해 얻을 수 있다. 도 2c 및 도 2e에 개시된 것처럼 제2 전극(121)과 에너지 발생층(130)이 멀어지고 가까워지는 과정에 발생되는 전류는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.Referring to FIG. 2C, electric energy is generated in the process of separating the second electrode 121, which is in contact with the energy generating layer 130, from the energy generating layer 130, Can be obtained through the second electrodes (111, 121). 2E, when the energy generating layer 130 and the second electrode 121 are spaced apart from each other by a predetermined distance, as shown in FIG. 2E, the pressure applied to the second electrode 121 The second electrode 121 is moved toward the energy generating layer. In this way, electrical energy is generated in the process of the second electrode 121 approaching the energy generating layer 130, and the generated electrical energy can be obtained through the first and second electrodes 111 and 121. [ 2C and 2E, currents generated in the process of the second electrode 121 and the energy generating layer 130 moving away from each other may flow in opposite directions to each other.

도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 마찰전기 발전기가 슬라이딩(sliding)에 의해 전기에너지를 발생시키는 과정을 도시한 것이다. FIGS. 3A to 3D illustrate a process in which the triboelectric generator shown in FIG. 1 generates electric energy by sliding.

도 3a를 참조하면, 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121)을 서로 접촉시키면, 접촉하는 에너지 발생층(130)의 상면과 제2 전극(121)의 하면은 각각 마찰 대전에 의해 소정 극성의 전하들로 대전된다. 도 3b를 참조하면, 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121)이 접촉된 상태에서 제2 전극(121)을 에너지 발생층(130)과 멀어지는 방향(제2 전극(121)과 에너지 발생층(130)의 접촉면이 감소하는 방향)으로 슬라이딩시킨다. 이와 같이, 제2 전극(121)이 에너지 발생층(130)으로부터 멀어지는 슬라이딩 과정에서 전기에너지가 발생하게 되며, 이렇게 발생된 전기에너지는 제1 및 제2 전극(111,121)을 통해 얻을 수 있다3A, when the energy generating layer 130 and the second electrode 121 are brought into contact with each other, the upper surface of the energy generating layer 130 and the lower surface of the second electrode 121, which are in contact with each other, Polarity charges. Referring to FIG. 3B, in a state where the energy generating layer 130 and the second electrode 121 are in contact with each other, the second electrode 121 is separated from the energy generating layer 130 The direction in which the contact surface of the layer 130 decreases). In this way, electric energy is generated in the sliding process of the second electrode 121 away from the energy generating layer 130, and the generated electric energy can be obtained through the first and second electrodes 111 and 121

도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 전극(121)이 에너지 발생층(130)으로부터 멀어진 상태에서, 도 3d에 도시된 바와 같이 제2 전극(121)을 에너지 발생층(130)에 가까워지는 방향(제2 전극(121)과 에너지 발생층(130)의 접촉면이 증가하는 방향)으로 슬라이딩 시킨다. 이와 같이, 제2 전극(121)이 에너지 발생층(130)에 가까워지는 슬라이딩 과정에서 전기에너지가 발생하게 되며, 이렇게 발생된 전기에너지는 제1 및 제2 전극(111,121)을 통해 얻을 수 있다. 이와 같이, 멀어지고 가까워지는 슬라이딩 과정에서 발생하는 전류는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.(도 3b, 도 3d)3C, the second electrode 121 is separated from the energy generating layer 130 in a direction in which the second electrode 121 approaches the energy generating layer 130, as shown in FIG. 3D, (The direction in which the contact surface between the second electrode 121 and the energy generating layer 130 increases). As described above, electric energy is generated in the sliding process of the second electrode 121 coming close to the energy generating layer 130, and the generated electric energy can be obtained through the first and second electrodes 111 and 121. [ As described above, currents generated in the sliding process of moving away from each other can flow in opposite directions (Figs. 3B and 3D)

도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 4에 도시된 마찰전기 발전기에서는 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121) 사이에 하나 또는 복수의 스페이서(spacer, 150)가 마련되어 있다. 이러한 스페이서(150)는 외부의 기계적인 에너지가 마찰전기 발전기에 가해지지 않은 상태에서 에너지 발생층(130)과 제2 전극(121) 사이를 일정한 간격으로 유지시켜주는 역할을 할 수 있다.In the triboelectric generator shown in FIG. 4, one or a plurality of spacers 150 are provided between the energy generating layer 130 and the second electrode 121. The spacer 150 may maintain the gap between the energy generating layer 130 and the second electrode 121 at a predetermined interval in a state where external mechanical energy is not applied to the triboelectric generator.

도 5는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 5를 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 기판(110,120)과, 제1 및 제2 기판(110,120)에 마련되는 제1 및 제2 전극(111,121)과, 제1 전극(111)에 마련되는 에너지 발생층(130)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the triboelectric generator includes first and second substrates 110 and 120 spaced apart from each other, first and second electrodes 111 and 121 provided on the first and second substrates 110 and 120, And an energy generation layer 130 provided on the first electrode 111.

제1 및 제2 기판(110,120)은 예를 들면, 유리 기판 또는 실리콘 기판 등과 같은 단단한 재질의 기판이 될 수 있다. 대체적으로(alternatively), 제1 및 제2 기판(110,120) 중 하나 또는 둘 다 유연하고 신축성이 있는 기판이 될 수 있다. 이러한 유연하고 신축성이 있는 기판은 예를 들면 PDMS(polydimethylsiloxane), PI(polyimide), Teflon, Urethane 및 Nylon 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유연하고 신축성이 있는 기판은 섬유들이 직조되어 형성된 직물의 형태를 가질 수도 있다. 이러한 유연하고 신축성이 있는 기판은 대략 200% 이하의 신장률을 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.The first and second substrates 110 and 120 may be, for example, a hard substrate such as a glass substrate or a silicon substrate. Alternately, one or both of the first and second substrates 110, 120 may be flexible and stretchable substrates. Such a flexible and stretchable substrate may comprise, for example, one or a combination of two or more selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), Teflon, Urethane and Nylon. However, the present invention is not limited thereto. The flexible and stretchable substrate may also have the form of a fabric formed by weaving fibers. Such flexible and stretchable substrates may have an elongation of less than about 200%, but are not limited thereto.

제1 기판(110)의 상면에는 제1 전극(111)이 마련되어 있으며, 제2 기판(120)의 하면에는 제2 전극(121)이 마련되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극(111,121) 중 하나 또는 둘 다 는 제1 및 제2 기판(110,120)에 대응하여 유연하고 신축성이 있는 전극이 될 수 있다. A first electrode 111 is formed on an upper surface of the first substrate 110 and a second electrode 121 is provided on a lower surface of the second substrate 120. Here, one or both of the first and second electrodes 111 and 121 may be a flexible and stretchable electrode corresponding to the first and second substrates 110 and 120.

그리고, 제1 전극(111)의 상면에는 제2 전극(121)과의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시키는 에너지 발생층(130)이 마련되어 있다. 에너지 발생층(130)은 제2 전극(121)과 접촉하여 전기에너지를 발생시키는 것으로, 예를 들면 h-BN 및/또는 TMD를 포함하는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전극(111,121)이 모두 유연하고 신축성이 있는 전극인 경우에 에너지 발생층(130)은 1차원 나노물질 및/또는 2차원 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있으며, 2차원 물질은 그래핀, h-BN 및/또는 TMD를 포함할 수 있다. 한편, 이상에서는 제1 및 제2 기판(110,120)이 모두 마련되는 경우가 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 제1 및 제2 기판(110,120) 중 어느 하나의 기판만이 마련될 수도 있다.An energy generating layer 130 for generating electrical energy by friction with the second electrode 121 is formed on the upper surface of the first electrode 111. The energy generating layer 130 may include a 2D material including h-BN and / or TMD to generate electrical energy in contact with the second electrode 121. On the other hand, when the first and second electrodes 111 and 121 are both flexible and stretchable electrodes, the energy generating layer 130 may include a one-dimensional nanomaterial and / or a two-dimensional material. Here, the one-dimensional nanomaterial may include carbon nanotubes (CNT), and the two-dimensional material may include graphene, h-BN, and / or TMD. Although the case where both the first and second substrates 110 and 120 are provided has been described above, the present invention is not limited thereto, and only one of the first and second substrates 110 and 120 may be provided.

도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 기판(110',120)과, 제1 및 제2 기판(110',120)에 마련되는 제1 및 제2 전극(111',121)과, 제1 전극(111')에 마련되는 에너지 발생층(130')을 포함한다. Referring to FIG. 6, the triboelectric generator includes first and second substrates 110 'and 120 that are spaced apart from each other, first and second electrodes 110' and 120 provided on the first and second substrates 110 'and 120, (111 ', 121) and an energy generating layer 130' provided on the first electrode 111 '.

본 실시예에서는, 제1 기판(110')은 유연하고 신축성이 있는 기판이 될 수 있다. 이러한 제1 기판(110')은 예를 들면 대략 200% 이하의 신장률을 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 그리고, 제1 기판(110')의 상면은 물결 모양(wavy)의 형태를 가지고 있다. 여기서, 제1 기판(110')의 상면에 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')이 순차적으로 마련되어 있으며, 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')도 제1 기판(110')의 상면에 대응되는 물결 모양의 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')은 제1 기판(110')과 마찬가지로 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 전극(111')은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), Ag 나노와이어, 금속 및 금속 메쉬(metal mesh)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 에너지 발생층(130')은 제2 전극(121)과의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 예를 들면, h-BN 및/또는 TMD를 포함하는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다.In this embodiment, the first substrate 110 'may be a flexible and stretchable substrate. The first substrate 110 'may have an elongation of, for example, about 200% or less, but is not limited thereto. The upper surface of the first substrate 110 'has a wavy shape. Here, the first electrode 111 'and the energy generating layer 130' are sequentially provided on the upper surface of the first substrate 110 ', and the first electrode 111' and the energy generating layer 130 ' And may have a wavy shape corresponding to the upper surface of the first substrate 110 '. The first electrode 111 'and the energy generating layer 130' may have flexibility and stretchability in the same manner as the first substrate 110 '. In this case, the first electrode 111 'may be formed of, for example, one or a combination of two or more selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT), graphene, Ag nanowire, metal and metal mesh But is not limited thereto. Here, the energy generating layer 130 'generates electrical energy by friction with the second electrode 121. For example, a 2D material including h-BN and / or TMD .

한편, 제1 및 제2 기판(110',120) 모두가 유연하고 신축성이 있는 기판이 될 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')은 제1 기판(110')에 대응하여 유연성 및 신축성을 가질 수 있으며, 제2 전극(121)은 제2 기판(120)에 대응하여 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 이 경우, 에너지 발생층(130')은 1차원 나노물질(1D nano-material) 및/또는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있으며, 2차원 물질은 예를 들면, 그래핀, h-BN 및/또는 TMD를 포함할 수 있다.On the other hand, both the first and second substrates 110 'and 120 may be flexible and stretchable substrates. In this case, the first electrode 111 'and the energy generating layer 130' may have flexibility and stretchability corresponding to the first substrate 110 ', and the second electrode 121 may have flexibility and stretchability corresponding to the second substrate 120' It is possible to have flexibility and stretchability in correspondence with the present invention. In this case, the energy generating layer 130 'may include a one-dimensional nano-material and / or a two-dimensional material. Here, the one-dimensional nanomaterial may include, for example, carbon nanotubes (CNT), and the two-dimensional material may include, for example, graphene, h-BN and / or TMD.

제1 기판(110')에 물결 모양의 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')을 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 신축성이 있는 제1 기판(110')을 준비한 다음, 이를 늘린다. 다음으로, 늘려진 상태의 제1 기판(110')의 상면에 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')을 순차적으로 형성한다. 이어서, 늘려진 제1 기판(110')을 원 상태로 축소시켜 복원시키게 되면 제1 기판(110')의 상면은 수축에 의해 물결 모양의 형태를 가질 수 있게 되며, 이에 따라 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')도 수축에 의해 물결 모양의 형태를 가질 수 있다. A method of forming the wavy first electrode 111 'and the energy generating layer 130' on the first substrate 110 'is as follows. First, the first substrate 110 'having elasticity is prepared, and then the first substrate 110' is stretched. Next, a first electrode 111 'and an energy generating layer 130' are sequentially formed on the upper surface of the extended first substrate 110 '. When the extended first substrate 110 'is reduced and restored to its original state, the upper surface of the first substrate 110' may have a wavy shape due to shrinkage. Accordingly, the first electrode 110 ' 'And the energy generating layer 130' may have a wavy shape due to contraction.

이상과 같이, 에너지 발생층(130')을 물결 모양의 형태로 형성하게 되면, 제2 전극(121)과 에너지 발생층(130') 사이의 접촉 면적이 증가함으로써 단위면적당 발생되는 전기에너지의 양을 증대시킬 수 있다. 한편, 이상에서는 제1 전극(111') 및 에너지 발생층(130')이 물결 모양의 형태를 가지는 경우가 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 제2 전극(121)이 물결 모양을 가지거나, 또는 제1 전극(111'), 에너지 발생층(130') 및 제2 전극(121) 모두가 물결 모양의 형태를 가질 수도 있다. As described above, when the energy generating layer 130 'is formed in a wavy shape, the contact area between the second electrode 121 and the energy generating layer 130' increases, so that the amount of electric energy generated per unit area Can be increased. In the above description, the first electrode 111 'and the energy generating layer 130' have a wavy shape. However, the present invention is not limited to this, and the second electrode 121 may have a wavy shape, Both the first electrode 111 ', the energy generating layer 130' and the second electrode 121 may have a wavy shape.

도 7은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 7을 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 기판(110,120)과, 제1 및 제2 기판(110,120)에 마련되는 제1 및 제2 전극(111,121)과, 제1 전극(111)에 마련되는 에너지 발생층(130)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(111)은 제1 기판(110)의 상면에 마련되어 있으며, 제2 전극(121)은 제2 기판(120)의 상면에 마련되어 있다. 그리고, 에너지 발생층(130)은 제1 전극(111)의 상면에 마련되어 있다. Referring to FIG. 7, the triboelectric generator includes first and second substrates 110 and 120 spaced apart from each other, first and second electrodes 111 and 121 provided on the first and second substrates 110 and 120, And an energy generation layer 130 provided on the first electrode 111. Here, the first electrode 111 is provided on the upper surface of the first substrate 110, and the second electrode 121 is provided on the upper surface of the second substrate 120. The energy generating layer 130 is provided on the upper surface of the first electrode 111.

제1 및 제2 기판(110,120)은 예를 들면, 단단한 재질의 기판을 포함할 수 있다. 한편, 제1 및 제2 기판(110,120) 중 하나 또는 둘 다 유연하고 신축성이 있는 기판일 수 있다. 이러한 유연하고 신축성이 있는 기판은 PDMS, PI, Teflon, Urethane 및 Nylon 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 유연하고 신축성이 있는 기판의 표면은 물결 모양의 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 제1 기판(110)에 형성되는 제1 전극(111) 및 에너지 발생층(130)은 제1 기판의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있으며, 제2 기판(120)에 형성되는 제2 전극(121)은 제2 기판(120)의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있다. The first and second substrates 110 and 120 may comprise, for example, a rigid substrate. On the other hand, one or both of the first and second substrates 110 and 120 may be flexible and stretchable substrates. Such flexible and stretchable substrates may include one or more combinations of PDMS, PI, Teflon, Urethane, and Nylon. However, the present invention is not limited thereto. In this case, the first electrode 111 and the energy generating layer 130 formed on the first substrate 110 correspond to the surface of the first substrate 110, And the second electrode 121 formed on the second substrate 120 may have a shape corresponding to the surface of the second substrate 120.

에너지 발생층(130)은 제2 기판(120)과의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시키게 된다. 이러한 에너지 발생층(130)은 예를 들면, h-BN 및/또는 TMD을 포함하는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. The energy generating layer 130 generates electric energy by friction with the second substrate 120. This energy generating layer 130 may comprise, for example, a 2D material comprising h-BN and / or TMD.

한편, 제1 및 제2 기판(110,120) 모두가 유연하고 신축성이 있는 기판인 경우에는 제1 및 제2 전극(111.121)도 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 이 경우, 에너지 발생층(130은 1차원 나노물질(1D nano-material) 및/또는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있으며, 2차원 물질은 예를 들면, 그래핀, h-BN 및/또는 TMD를 포함할 수 있다.On the other hand, when both the first and second substrates 110 and 120 are flexible and stretchable, the first and second electrodes 111 and 121 may have flexibility and stretchability. In this case, the energy generating layer 130 may include a 1D nano-material and / or a 2D material. Here, the one-dimensional nanomaterial may be, for example, carbon nanotubes CNT), and the two-dimensional material may include, for example, graphene, h-BN and / or TMD.

도 8은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 8을 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극(211,221)과, 제1 및 제2 전극(211,221)에 마련되는 제1 및 제2 에너지 발생층(231,232)을 포함한다. 제1 및 제2 전극(211,221) 중 하나 또는 둘 다 유연하고 신축성이 있는 전극이 될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(211,221)은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, Ag 나노와이어, 금속 및 금속 메쉬로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 8, the triboelectric generator includes first and second electrodes 211 and 221 spaced apart from each other, first and second energy generation layers 231 and 232 provided on the first and second electrodes 211 and 221, . One or both of the first and second electrodes 211 and 221 may be flexible and stretchable electrodes. The first and second electrodes 211 and 221 may include one or a combination of two or more selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT), graphene, Ag nanowire, metal, and metal mesh, But is not limited thereto.

제1 전극(211)의 상면에는 제1 에너지 발생층(231)이 마련되어 있으며, 제2 전극(221)의 하면에는 제2 에너지 발생층(232)이 마련되어 있다. 제1 에너지 발생층(231)은 제2 에너지 발생층(232)과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 2차원 형상의 결정 구조를 가지는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 이러한 2차원 물질에는 예를 들면, h-BN(hexagonal-Boron Nitride) 및 TMD(Transition Metal Dichalcogenide) 중 하나 또는 둘 다를 포함될 수 있다. 여기서, TMD는 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Ge 및 Pb 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 금속 원소와 S, Se 및 Te으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 칼코겐 원소를 포함할 수 있다.A first energy generating layer 231 is formed on the upper surface of the first electrode 211 and a second energy generating layer 232 is formed on the lower surface of the second electrode 221. The first energy generating layer 231 generates electrical energy by contact with the second energy generating layer 232 and may include a 2D material having a two-dimensional crystal structure. Such two-dimensional materials may include, for example, one or both of hexagonal-boron nitride (h-BN) and transition metal dichalcogenide (TMD). Here, TMD is a metal element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, ≪ / RTI > and one chalcogen element selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >

2차원 물질은 단층 구조 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 2차원 물질의 층수는 대략 1 ~ 300 정도가 될 수 있으며, 2차원 물질의 두께는 대략 0.3nm ~ 1000nm 정도가 될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 이러한 2차원 물질은 p형 도펀트 또는 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다. 제1 에너지 발생층(231)이 유연하고 신축성이 있는 제1 전극(211)에 마련되는 경우에는 제1 에너지 발생층(231)도 제1 전극(211)에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다.The two-dimensional material may have a single-layer structure or a multi-layer structure. For example, the number of layers of a two-dimensional material may be about 1 to 300, and the thickness of a two-dimensional material may be about 0.3 nm to 1000 nm. But is not limited thereto. On the other hand, such a two-dimensional material may be doped with a p-type dopant or an n-type dopant. When the first energy generating layer 231 is provided on the first electrode 211 which is flexible and stretchable, the first energy generating layer 231 may have flexibility and stretchability corresponding to the first electrode 211 .

한편, 제1 및 제2 전극(211.221) 모두 유연성 및 신축성을 가지는 경우, 제1 에너지 발생층(231)은 1차원 나노물질(1D nano-material) 및/또는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있으며, 2차원 물질은 예를 들면, 그래핀, h-BN 및/또는 TMD를 포함할 수 있다.When both the first and second electrodes 211 and 221 are flexible and stretchable, the first energy generating layer 231 may include a 1D nano-material and / or a 2D material. can do. Here, the one-dimensional nanomaterial may include, for example, carbon nanotubes (CNT), and the two-dimensional material may include, for example, graphene, h-BN and / or TMD.

제2 에너지 발생층(232)은 제1 에너지 발생층(231)과 다른 대전 특성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 에너지 발생층(232)은 PDMS, PI, Teflon, Urethane 또는 Nylon 등을 포함할 수 있다. 또한, 제2 에너지 발생층(232)은 탄소나노튜브, 그래핀 또는 전술한 2차원 물질 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 에너지 발생층(231)은 도핑되지 않을 수 있으며, 제2 에너지 발생층(232)이 p형 도펀트 또는 n형 도펀트로 도핑되어 있을 수 있다. 또한, 제1 에너지 발생층(231)과 제2 에너지 발생층(232)은 다른 도펀트로 도핑되거나 또는 다른 도핑 농도로 도핑될 수 있다. 제2 에너지 발생층(232)이 유연하고 신축성이 있는 제2 전극(221)에 마련되는 경우에는 제2 에너지 발생층(232)도 제2 전극(221)에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다.The second energy generating layer 232 may include various materials having different charging characteristics from the first energy generating layer 231. For example, the second energy generating layer 232 may include PDMS, PI, Teflon, Urethane or Nylon. In addition, the second energy generating layer 232 may include carbon nanotubes, graphene, or the two-dimensional material described above. In this case, the first energy generating layer 231 may not be doped, and the second energy generating layer 232 may be doped with a p-type dopant or an n-type dopant. In addition, the first energy generating layer 231 and the second energy generating layer 232 may be doped with other dopants or doped with other doping concentrations. When the second energy generating layer 232 is provided on the flexible and stretchable second electrode 221, the second energy generating layer 232 may have flexibility and stretchability corresponding to the second electrode 221 .

도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 9를 참조하면, 마찰전기 발전기는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 기판(210,220)과, 제1 및 제2 기판(210,220)에 마련되는 제1 및 제2 전극(211,221)과, 제1 및 제2 전극(211,221)에 마련되는 제1 및 제2 에너지 발생층(231,232)을 포함한다. Referring to FIG. 9, the triboelectric generator includes first and second substrates 210 and 220 spaced apart from each other, first and second electrodes 211 and 221 provided on the first and second substrates 210 and 220, And first and second energy generation layers 231 and 232 provided on the first and second electrodes 211 and 221, respectively.

제1 및 제2 기판(210,220)은 예를 들면, 유리 기판 또는 실리콘 기판 등과 같은 단단한 재질의 기판이 될 수 있다. 한편 대체적으로(alternatively), 제1 및 제2 기판(210,220) 중 하나 또는 둘 다 유연하고 신축성이 있는 기판이 될 수 있다. 이러한 유연하고 신축성이 있는 기판은 예를 들면 PDMS, PI, Teflon, Urethane 및 Nylon 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 기판은 대략 200% 이하의 신장률을 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. The first and second substrates 210 and 220 may be, for example, a hard substrate such as a glass substrate or a silicon substrate. Alternatively alternatively, one or both of the first and second substrates 210 and 220 may be flexible and stretchable substrates. Such flexible and stretchable substrates may include, but are not limited to, one or more combinations selected from the group consisting of, for example, PDMS, PI, Teflon, Urethane and Nylon. Such a substrate may have an elongation of about 200% or less, but is not limited thereto.

제1 기판(210)의 상면에는 제1 전극(211)이 마련되어 있으며, 제2 기판(220)의 하면에는 제2 전극(221)이 마련되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 기판(210,220)에 대응하여 제1 및 제2 전극(211,221) 중 하나 또는 둘 다 유연하고 신축성을 가질 수 있다. 그리고, 제1 전극(211)의 상면에는 제1 에너지 발생층(231)이 마련되어 있으며, 제2 전극(221)의 하면에는 제2 에너지 발생층(232)이 마련되어 있다. A first electrode 211 is formed on an upper surface of the first substrate 210 and a second electrode 221 is provided on a lower surface of the second substrate 220. Here, one or both of the first and second electrodes 211 and 221 corresponding to the first and second substrates 210 and 220 may be flexible and stretchable. A first energy generating layer 231 is formed on the upper surface of the first electrode 211 and a second energy generating layer 232 is formed on the lower surface of the second electrode 221.

제1 에너지 발생층(231)은 예를 들면 h-BN 및/또는 TMD를 포함하는 2차원 물질을 포함할 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전극(211,221) 모두 유연하고 신축성을 가지는 경우에는 제1 에너지 발생층(231)은 1차원 나노물질(1D nano-material) 및/또는 2차원 물질(2D material)을 포함할 수 있다. 여기서, 1차원 나노물질은 예를 들면, 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있으며, 2차원 물질은 예를 들면, 그래핀, h-BN 및/또는 TMD를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 에너지 발생층(232)은 제1 에너지 발생층(231)과 다른 대전 특성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있다.The first energy generating layer 231 may include a two-dimensional material including, for example, h-BN and / or TMD. If both the first and second electrodes 211 and 221 are flexible and stretchable, the first energy generating layer 231 may include a 1D nano-material and / or a 2D material. can do. Here, the one-dimensional nanomaterial may include, for example, carbon nanotubes (CNT), and the two-dimensional material may include, for example, graphene, h-BN and / or TMD. The second energy generating layer 232 may include various materials having different charging characteristics from the first energy generating layer 231.

제1 전극(211)과 제1 에너지 발생층(231)이 유연하고 신축성이 있는 제1 기판(210)에 마련되는 경우에는 제1 전극(211)과 제1 에너지 발생층(231)도 제1 기판(210)에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 그리고, 제2 전극(221)과 제2 에너지 발생층(232)이 유연하고 신축성이 있는 제2 기판(220)에 마련되는 경우에는 제2 전극(221)과 제2 에너지 발생층(232)도 제2 기판(220)에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 그리고, 유연하고 신축성이 있는 제1 및 제2 기판(210,220) 중 하나 또는 둘 다 물결 모양의 표면을 가질 수 있으며, 이 경우 제1 전극(211) 및 에너지 발생층(231)은 제1 기판(210)의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있으며, 제2 전극(221) 및 제2 에너지 발생층(232)은 제2 기판(220)의 표면에 대응되는 형태를 가질 수 있다. 한편, 이상에서는 제1 및 제2 기판(210,220)이 모두 마련되는 경우가 설명되었으나, 제1 및 제2 기판(210,220) 중 어느 하나의 기판만이 마련될 수도 있다. When the first electrode 211 and the first energy generating layer 231 are provided on the flexible and stretchable first substrate 210, the first electrode 211 and the first energy generating layer 231 are also formed on the first substrate 210, And may have flexibility and stretchability corresponding to the substrate 210. When the second electrode 221 and the second energy generation layer 232 are provided on the flexible and stretchable second substrate 220, the second electrode 221 and the second energy generation layer 232 And may have flexibility and stretchability corresponding to the second substrate 220. One or both of the flexible and stretchable first and second substrates 210 and 220 may have a wavy surface, in which case the first electrode 211 and the energy generating layer 231 may be formed on the first substrate And the second electrode 221 and the second energy generating layer 232 may have a shape corresponding to the surface of the second substrate 220. In this case, Although the first and second substrates 210 and 220 have been described above, only one of the first and second substrates 210 and 220 may be provided.

이상의 예시적인 실시예들에서는 하나의 에너지 발생유닛을 포함하는 마찰전기 발전기들이 언급되었다. 그러나, 복수의 에너지 발생유닛이 수직으로 적층된 구조의 마찰전기 발전기도 구현가능하다. 도 10은 다른 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기를 개략적으로 도시한 것이다. In the above exemplary embodiments, triboelectric generators including one energy generating unit are mentioned. However, a triboelectric generator having a structure in which a plurality of energy generating units are stacked vertically is also feasible. 10 schematically shows a triboelectric generator according to another exemplary embodiment.

도 10을 참조하면, 마찰전기 발전기는 수직으로 적층된 복수의 에너지 발생유닛(601,602,603)을 포함한다. 여기서, 에너지 발생유닛들(601,602,603) 각각은 전술한 실시예들에서 언급한 다양한 유형의 마찰전기 발전기가 될 수 있다. 여기서, 마찰전기 발전기의 출력 에너지를 증대시키기 위해 에너지 발생유닛들(601,602,603)이 서로 직렬로 연결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 에너지 발생유닛들(601,602,603)이 서로 병렬로 연결되는 것도 가능하다. 도 16에는 마찰전기 발전기가 수직으로 적층된 3개의 에너지 발생유닛(601,602,603)을 포함하는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 본 실시예에 따른 마찰전기 발전기는 수직으로 적층된 다양한 개수의 에너지 발생유닛들을 포함할 수 있다. Referring to Fig. 10, the triboelectric generator includes a plurality of vertically stacked energy generating units 601, 602, and 603. Here, each of the energy generating units 601, 602 and 603 may be various types of triboelectric generators mentioned in the above embodiments. Here, the energy generating units 601, 602 and 603 may be connected in series to increase the output energy of the triboelectric generator. However, the present invention is not limited thereto, and it is also possible that the energy generating units 601, 602 and 603 are connected to each other in parallel. 16 shows an example in which the triboelectric generator includes three vertically stacked energy generating units 601, 602 and 603, but the present invention is not limited thereto, and the triboelectric generator according to the present embodiment may include a plurality of vertically stacked various numbers Of energy generating units.

도 11은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 2차원 물질로 이루어진 에너지 발생층의 두께에 따른 출력 전압들(output voltages)을 도시한 것이다. 그리고, 도 12는 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 2차원 물질로 이루어진 에너지 발생층의 두께에 따른 출력 전류밀도들(output current densities)를 도시한 것이다. 11 shows output voltages according to the thickness of an energy generating layer made of two-dimensional material in a triboelectric generator according to an exemplary embodiment. 12 shows the output current densities according to the thickness of the energy generating layer made of two-dimensional material in the triboelectric generator according to the exemplary embodiment.

도 11 및 도 12에서 에너지 발생층으로는 MoS2 필름을 사용하였으며, MoS2 필름과 접촉하는 물질로는 PDMS를 사용하였다. MoS2 필름은 다음과 같이 제작되었다. 먼저, 리튬화(lithiation)를 통해 벌크(bulk) MoS2 물질을 박리(exfoliation)시킨다. 다음으로, 박리된 MoS2 물질을 이용하여 MoS2 잉크를 제작한 다음, 이 MoS2 잉크를 Cu 전극에 도포함으로써 MoS2 필름을 제작한다. 여기서, Cu 전극에 도포되는 MoS2 잉크의 양이 많을수록 MoS2 필름의 두께는 증가하게 된다.11 and 12, MoS 2 Film was used, MoS 2 PDMS was used as a substance in contact with the film. MoS 2 The film was made as follows. First, by lithiation, bulk MoS 2 Exfoliates the material. Next, the peeled MoS 2 MoS 2 < / RTI > After making the ink, the MoS 2 By applying ink to the Cu electrode, MoS 2 A film is produced. Here, the greater the amount of MoS 2 ink applied to the Cu electrode, the more MoS 2 The thickness of the film is increased.

도 11 및 도 12에서 (a)0 ml는 Cu 전극에 MoS2 잉크가 도포되지 않은 경우로서 Cu 전극과 PDMS가 접촉함으로써 발생되는 출력 전압 및 전류밀도를 도시한 것이다. 그리고, 도 11 및 도 12에서 (b)2ml, (c)5ml, (d)10ml 및 (e)20ml는 Cu 전극에 MoS2 잉크가 각각 2ml, 5ml, 10ml 및 20ml 도포되어 형성된 MoS2 필름들과 PDMS가 접촉함으로써 발생되는 출력 전압들 및 출력 전류밀도들을 도시한 것이다. 도 11 및 도 12를 참조하면, MoS2 필름의 두께가 (b)인 경우가 출력 전압이 가장 높은 것으로 나타났다. 이 결과로부터, MoS2 필름의 두께가 얇을수록 출력 전압이 커지는 것을 알 수 있다. 11 and 12 (a), 0 ml was added to the Cu electrode with MoS 2 And the output voltage and the current density generated when the Cu electrode and the PDMS come into contact with each other when the ink is not applied. And, in Fig. 11 and Fig. 12 (b) 2ml, (c ) 5ml, (d) 10ml , and (e) 20ml MoS 2 is MoS 2 formed on the Cu electrode ink is applied to each 2ml, 5ml, 10ml and 20ml The output voltages and the output current densities generated by the contact of the films with the PDMS. Referring to Figures 11 and 12, MoS 2 When the thickness of the film was (b), the output voltage was the highest. From these results, it was found that MoS 2 It can be seen that as the thickness of the film becomes thinner, the output voltage becomes larger.

도 13은 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 측정 회로의 저항에 따른 출력 전압 및 출력 전류밀도를 도시한 것이다. 그리고, 도 14는 예시적인 실시예에 따른 마찰전기 발전기에서, 측정 회로의 저항에 따른 출력 파워 밀도(output power density)를 도시한 것이다. 도 13에서는 도 11 및 도 12에서 (b)2ml의 경우, 즉 Cu 전극에 MoS2 잉크가 2ml 도포되어 형성된 MoS2 필름과 PDMS가 접촉함으로써 발생되는 출력 전압과 출력 전류밀도를 마찰전기 발전기와 연결된 측정회로의 저항에 따라 도시한 것이고, 도 14는 도 13에 도시된 결과를 이용하여 출력 파워밀도를 마찰전기 발전기와 연결된 측정회로의 저항에 따라 도시한 것이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 최대 파워 밀도(Maximum power density)는 대략 10.79㎼/cm2정도가 되는 것을 알 수 있다. 13 shows the output voltage and output current density according to the resistance of the measurement circuit in a triboelectric generator according to an exemplary embodiment. And, Fig. 14 shows the output power density according to the resistance of the measurement circuit in the triboelectric generator according to the exemplary embodiment. In Fig. 13, in case of 2 ml in Fig. 11 and Fig. 12 (b), that is, in case of MoS 2 MoS 2 formed by applying 2 ml of ink Fig. 14 is a graph showing the relationship between the output voltage and the output current density caused by contact between the film and the PDMS according to the resistance of the measurement circuit connected to the triboelectric generator. Fig. And the resistance of the connected measuring circuit. Referring to FIGS. 13 and 14, it can be seen that the maximum power density is approximately 10.79 cd / cm 2 .

도 15는 MoS2 물질의 대전 특성을 도시한 것이다. 도 15에는 에너지 발생층으로 MoS2 물질을 사용하고, 이 MoS2 물질이 다른 물질들과 접촉하였을 때 나타내는 출력 전압들이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 15에서 (a)PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), (b)PDMS(Poly DiMethyl Siloxane), (c)PI(Poly Imide), (d)PC(Poly Carbonate) 및 (e)PET(Poly Ethylene Terephtalate)는 MoS2 물질이 각각 PTFE, PDMS, PI, PC 및 PET와 접촉하였을 때 발생되는 출력 전압들을 도시한 것이다. 도 15에서 "P"는 MoS2 물질을 가압(pressing)하여 MoS2 물질이 다른 물질에 가까워지는 경우를 의미하며, "R"은 가압된 MoS2 물질이 릴리즈(releasing)되어 MoS2 물질이 다른 물질로부터 멀어지는 경우를 의미한다. 도 15를 참조하면, MoS2 물질은 마찰전기 특성을 가지고 있음을 알 수 있으며, 이러한 MoS2 물질의 대전 특성은 PDMS 대전 특성과 PTFE 대전 특성 사이에 위치하는 것을 알 수 있다.Fig. 15 shows the charging characteristics of the MoS 2 material. 15, there are shown the output voltage indicates when using MoS 2 material as an energy-generating layer, and the MoS 2 is hayeoteul material in contact with other materials. 15 (a), PT (Poly Tetra Fluoro Ethylene), PDMS (Poly Diethyl Siloxane), PI (Poly Imide), PC (Poly Carbonate) Poly Ethylene Terephtalate) shows the output voltages produced when the MoS 2 material contacts PTFE, PDMS, PI, PC and PET, respectively. In Figure 15 "P" is pressed (pressing) the MoS 2 material means a case where MoS 2 material is closer to the other materials and, "R" is pressurized MoS 2 substance is released (releasing) MoS 2 substance is different It means to be away from material. Referring to FIG. 15, it can be seen that the MoS 2 material has a triboelectric property, and the charging property of the MoS 2 material lies between the PDMS charging property and the PTFE charging property.

도 16은 WS2 물질의 대전 특성을 도시한 것이다. 도 16에는 에너지 발생층으로 WS2 물질을 사용하고, 이 WS2 물질이 다른 물질들과 접촉하였을 때 나타내는 출력 전압들이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 16에서 (a)PTFE, (b)PDMS, (c)PI, (d)PC 및 (e)PET는 WS2 물질이 각각 PTFE, PDMS, PI, PC 및 PET와 접촉하였을 때 발생되는 출력 전압들을 도시한 것이다. 도 16에서 "P"는 WS2 물질을 가압(pressing)하여 WS2 물질이 다른 물질에 가까워지는 경우를 의미하며, "R"은 가압된 WS2 물질이 릴리즈(releasing)되어 WS2 물질이 다른 물질로부터 멀어지는 경우를 의미한다. 도 16을 참조하면, WS2 물질은 마찰전기 특성을 가지고 있음을 알 수 있으며, 이러한 WS2 물질의 대전 특성은 PTFE 대전 특성 보다 더 negative한 위치에 있음을 알 수 있다. Figure 16 shows the charging characteristics of the WS 2 material. 16, there are shown the output voltage indicates when using the WS 2 substance as an energy-generating layer, and the WS 2 substance is brought into contact with other materials. Specifically, in FIG. 16, PTFE, (b) PDMS, (c) PI, (d) PC and (e) PET are formed when the WS 2 material contacts PTFE, PDMS, PI, ≪ / RTI > In Figure 16 "P" is pressed (pressing) the WS 2 substance means a case in which the WS 2 substance approaching the other materials and, "R" is pressurized WS 2 substance is released (releasing) the WS 2 substance is different It means to be away from material. Referring to FIG. 16, it can be seen that the WS 2 material has a triboelectric property, and the charging characteristic of the WS 2 material is more negative than the PTFE charging characteristic.

도 17a 및 도 17b는 PDMS 기판의 신축성을 이용하여 물결 모양의 그래핀을 포함하는 마찰전기 발전기를 제조하는 방법을 도시한 것이다. 17A and 17B show a method of manufacturing a triboelectric generator including wavy graphene using the elasticity of a PDMS substrate.

먼저, 도 17a를 참조하면, PDMS 기판을 늘인 다음, 늘려진 PDMS 기판의 상면에 그래핀을 형성한다. PDMS 기판의 상부에는 Cu 전극이 증착된 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 기판을 마련한다. 다음으로, 도 17b를 참조하면, 늘려진 PDMS 기판을 원 상태로 수축시켜 복원 시키게 되면, PDMS 기판의 상면은 수축에 의해 물결 모양의 형태를 가질 수 있다. 이에 따라 PDMS 기판의 상면에 형성된 그래핀도 물결 모양의 형태를 가질 수 있다.First, referring to FIG. 17A, the PDMS substrate is stretched and then graphenes are formed on the upper surface of the PDMS substrate. A PMMA (Poly Methyl Methacrylate) substrate on which a Cu electrode is deposited is provided on the PDMS substrate. Next, referring to FIG. 17B, when the expanded PDMS substrate is shrunk and restored to its original state, the upper surface of the PDMS substrate may have a wavy shape due to shrinkage. Accordingly, the graphene formed on the upper surface of the PDMS substrate may have a wavy shape.

도 18a 내지 도 18c는 도 17a 및 도 17b에서 PDMS의 신장률에 따라 제작된 마찰전기 발전기들에서, 그래핀과 PMMA 기판이 접촉하여 발생되는 출력 전압들을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 18a는 PDMS 기판의 신장률이 0% 즉, PDMS 기판을 늘리지 않아 그래핀이 물결 모양으로 형성되지 않은 경우를 나타낸다. 도 18b는 PDMS 기판을 10% 정도 늘렸다가 복원시킴으로써 물결 모양의 그래핀이 형성된 경우를 나타낸다. 도 18c는 PDMS 기판을 20% 정도 늘렸다가 복원시킴으로써 물결 모양의 그래핀이 형성된 경우를 나타낸다. FIGS. 18A to 18C show output voltages generated by contact between the graphene and the PMMA substrate in the triboelectric generators manufactured according to the extension ratio of PDMS in FIGS. 17A and 17B. FIG. Specifically, FIG. 18A shows a case where the elongation percentage of the PDMS substrate is 0%, that is, the PDMS substrate is not increased and the graphene is not formed in a wavy pattern. FIG. 18B shows a case where wavy graphene is formed by increasing the PDMS substrate by about 10% and restoring it. FIG. 18C shows a case where wavy graphene is formed by increasing the PDMS substrate by about 20% and restoring it.

도 18b 및 도 18c에 도시된 바와 같이 그래핀이 물결 모양의 형태를 가지게 되면 도 18a에 도시된 그래핀에 비해 단위 면적당 발생되는 마찰전기가 증가함을 알 수 있다.  As shown in FIGS. 18B and 18C, when the graphene has a wavy shape, it can be seen that the triboelectricity generated per unit area is increased as compared with the graphene shown in FIG. 18A.

이상에서 살펴본 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 마찰전기 발전기는 대전 특성이 다른 물질과의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 에너지 발생층을 포함하고, 이러한 에너지 발생층은 1차원 나노물질 및/또는 2차원 물질을 포함할 수 있다. 또한, 기판으로 유연하고 신축성이 있는 기판을 사용하는 경우 이 기판에 마련되는 전극 및 에너지 발생층도 기판에 대응하는 유연성 및 신축성을 가질 수 있다. 따라서, 유연하고 신축성을 가지는 기판을 이용하여 제작된 마찰전기 발전기는 바람, 소리 또는 인체의 움직임 등과 같은 외부 환경에 대응하여 보다 효과적으로 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 복수의 마찰전기 발전기를 수직으로 적층하여 서로 직렬로 연결함으로써 출력되는 전기에너지의 양을 증대시킬 수 있다. 이러한 마찰전기 발전기는 예를 들어 포터블 전자기기, 의류, 가방, 모자, 장갑, 깃발 등에 사용되거나 또는 신체 일부에 부착되어 사용됨으로써 전기에너지를 발생시킬 수 있다. As described above, the triboelectric generator according to exemplary embodiments includes an energy generation layer capable of generating electrical energy by friction with another material having a charging property, and the energy generation layer is a one-dimensional nanomaterial And / or a two-dimensional material. In addition, when a flexible and stretchable substrate is used as the substrate, the electrodes and the energy generating layer provided on the substrate may have flexibility and stretchability corresponding to the substrate. Therefore, a triboelectric generator manufactured using a flexible and stretchable substrate can generate electric energy more effectively in response to an external environment such as wind, sound, or movement of a human body. Further, by stacking a plurality of triboelectric generators vertically and connecting them in series, the amount of electric energy output can be increased. Such triboelectric generators can generate electrical energy, for example, in portable electronic devices, clothing, bags, hats, gloves, flags, etc., or attached to body parts.

110,110',210,310.. 제1 기판
111,111',211,311.. 제1 전극
120,220,320.. 제2 기판
121,221,321.. 제2 전극
130,130',330,330'.. 에너지 발생층
150.. 스페이서
170.. 측정회로
231,331.. 제1 에너지 발생층
232,332.. 제2 에너지 발생층
601,602,603.. 에너지 발생유닛110, 110 ', 210,
111, 111 ', 211, 311. The first electrode
120, 220,
121, 221, 321. The second electrode
130, 130 ', 330, 330' .. Energy generating layer
150 .. Spacer
170 .. measuring circuit
231, 331. The first energy generating layer
232,332 .. Second energy generating layer
601, 602, 603. Energy generating unit

Claims (37)

서로 대향되게 마련되는 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material)을 포함하는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기.First and second electrodes facing each other; And
And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material, the first energy generation layer including a 2D material having a two-dimensional crystal structure, . 제 1 항에 있어서,
상기 2차원 물질은 h-BN(hexagonal-Boron Nitride) 및 TMD(Transition Metal Dichalcogenide) 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the two-dimensional material comprises at least one of hexagonal-boron nitride (h-BN) and transition metal dichalcogenide (TMD). 제 2 항에 있어서,
상기 TMD는 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Ge 및 Pb 으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 금속 원소와 S, Se 및 Te으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 칼코겐 원소를 포함하는 마찰전기 발전기.3. The method of claim 2,
The TMD may include one metal element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re, Cu, Ga, In, Sn, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > selected chalcogen element. 제 2 항에 있어서,
상기 2차원 물질은 단층 또는 복층 구조를 가지는 마찰전기 발전기.3. The method of claim 2,
Wherein the two-dimensional material has a single layer or a multi-layer structure. 제 2 항에 있어서,
상기 2차원 물질은 0.3nm ~ 1000nm의 두께를 가지는 마찰전기 발전기.3. The method of claim 2,
Wherein the two-dimensional material has a thickness of 0.3 nm to 1000 nm. 제 1 항에 있어서,
상기 2차원 물질은 도핑되어 있거나(doped) 또는 도핑되어 있지 않은(undoped) 마찰전기 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the two-dimensional material is doped or undoped. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련된 스페이서(spacer)를 더 포함하는 마찰전기 발전기.The method according to claim 1,
And a spacer provided between the first electrode and the second electrode. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 마찰전기 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the first energy generating layer generates electrical energy by contact with the second electrode. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 제1 기판과, 상기 제2 전극이 마련되는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함하는 마찰전기 발전기.The method according to claim 1,
A first substrate on which the first electrode and the first energy generating layer are formed, and a second substrate on which the second electrode is provided. 제 9 항에 있어서,
상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극 또는 상기 제2 기판과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 마찰전기 발전기.10. The method of claim 9,
Wherein the first energy generating layer generates electrical energy by contact with the second electrode or the second substrate. 제 9 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 신축성이 있는(stretchable) 마찰전기 발전기.10. The method of claim 9,
Wherein at least one of the first and second substrates is stretchable. 제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 PDMS(polydimethylsiloxane), PI(polyimide), Teflon, Urethane 및 Nylon 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.12. The method of claim 11,
Wherein at least one of the first and second substrates comprises at least one selected from the group consisting of PDMS (polydimethylsiloxane), PI (polyimide), Teflon, Urethane and Nylon. 제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 200% 이하의 신장률(elongation percentage)을 가지는 마찰전기 발전기.12. The method of claim 11,
Wherein at least one of the first and second substrates has an elongation percentage of 200% or less. 제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 물결 모양(wavy)의 표면을 가지는 마찰전기 발전기.12. The method of claim 11,
Wherein at least one of the first and second substrates has a wavy surface. 제 14 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제1 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지는 마찰전기 발전기.15. The method of claim 14,
Wherein the first electrode and the first energy generation layer have a shape corresponding to a surface of the first substrate and the second electrode has a shape corresponding to a surface of the second substrate. 제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), Ag 나노와이어, 금속 및 금속 메쉬(metal mesh)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.12. The method of claim 11,
Wherein at least one of the first and second electrodes comprises at least one selected from the group consisting of carbon nanotube (CNT), graphene, Ag nanowire, metal, and metal mesh. 제 1 항에 있어서,
상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함하는 마찰전기 발전기. The method according to claim 1,
And a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer. 제 17 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 제1 기판과, 상기제2 전극 및 상기 제2 에너지 발생층이 마련되는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함하는 마찰전기 발전기. 18. The method of claim 17,
A first substrate on which the first electrode and the first energy generating layer are formed, and a second substrate on which the second electrode and the second energy generating layer are provided. 제 18 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 신축성이 있는 마찰전기 발전기.19. The method of claim 18,
Wherein at least one of the first and second substrates is stretchable. 서로 대향되게 마련되며, 신축성을 가지는 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기.First and second electrodes provided opposite to each other and having elasticity; And
And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material. 제 20 항에 있어서,
상기 제1 에너지 발생층은 나노 사이즈를 갖는 1차원 형상의 1차원 나노물질(1D nanomaterial) 및 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material) 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.21. The method of claim 20,
Wherein the first energy generating layer comprises at least one of a one-dimensional nanomaterial having a nano-size and a two-dimensional material having a two-dimensional crystal structure. 제 21 항에 있어서,
상기 1차원 나노물질은 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 2차원 물질은 그래핀, h-BN 및 TMD 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.22. The method of claim 21,
Wherein the one-dimensional nanomaterial comprises carbon nanotubes and the two-dimensional material comprises at least one of graphene, h-BN, and TMD. 제 20 항에 있어서,
상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 마찰전기 발전기.21. The method of claim 20,
Wherein the first energy generating layer generates electrical energy by contact with the second electrode. 제 20 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제1 기판과, 상기 제2 전극이 마련되는 신축성이 있는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함하는 마찰전기 발전기.21. The method of claim 20,
Further comprising at least one of a first flexible substrate on which the first electrode and the first energy generating layer are provided and a second flexible substrate on which the second electrode is provided. 제 24 항에 있어서,
상기 제1 에너지 발생층은 상기 제2 전극 또는 상기 제2 기판과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 마찰전기 발전기.25. The method of claim 24,
Wherein the first energy generating layer generates electrical energy by contact with the second electrode or the second substrate. 제 24 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 물결 모양(wavy)의 표면을 가지는 마찰전기 발전기.25. The method of claim 24,
Wherein at least one of the first and second substrates has a wavy surface. 제 26 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층은 상기 제1 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판의 표면에 대응되는 형태를 가지는 마찰전기 발전기.27. The method of claim 26,
Wherein the first electrode and the first energy generation layer have a shape corresponding to a surface of the first substrate and the second electrode has a shape corresponding to a surface of the second substrate. 제 20 항에 있어서,
상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함하는 마찰전기 발전기 21. The method of claim 20,
And a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer, 제 28 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제1 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제1 기판과, 상기 제2 전극 및 상기 제2 에너지 발생층이 마련되는 신축성이 있는 제2 기판 중 적어도 하나를 더 포함하는 마찰전기 발전기.29. The method of claim 28,
And at least one of a flexible first substrate on which the first electrode and the first energy generating layer are provided and a second flexible substrate on which the second electrode and the second energy generating layer are provided, Electric generator. 적층된 복수개의 에너지 발생유닛을 포함하고,
상기 에너지 발생유닛들 각각은,
서로 대향되게 마련되는 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material)을 포함하는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기.A plurality of stacked energy generating units,
Wherein each of the energy generating units comprises:
First and second electrodes facing each other; And
And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material, the first energy generation layer including a 2D material having a two-dimensional crystal structure, . 제 30 항에 있어서,
상기 2차원 물질은 그래핀, h-BN 및 TMD 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.31. The method of claim 30,
Wherein the two-dimensional material comprises at least one of graphene, h-BN and TMD. 제 30 항에 있어서,
상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함하는 마찰전기 발전기. 31. The method of claim 30,
And a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer. 제 30 항에 있어서,
상기 에너지 발생유닛들은 서로 직결로 연결되는 마찰전기 발전기.31. The method of claim 30,
Wherein the energy generating units are connected directly to each other. 적층된 복수개의 에너지 발생유닛을 포함하고,
상기 에너지 발생유닛들 각각은,
서로 대향되게 마련되며, 신축성을 가지는 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극에 마련되어 다른 물질과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제1 에너지 발생층;을 포함하는 마찰전기 발전기.A plurality of stacked energy generating units,
Wherein each of the energy generating units comprises:
First and second electrodes provided opposite to each other and having elasticity; And
And a first energy generation layer provided on the first electrode and generating electrical energy by contact with another material. 제 34 항에 있어서,
제1 에너지 발생층은 나노 사이즈를 갖는 1차원 형상의 1차원 나노물질(1D nanomaterial) 및 2차원 형상의 결정구조를 가지는 2차원 물질(2D material) 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.35. The method of claim 34,
Wherein the first energy generating layer comprises at least one of a one-dimensional nanomaterial (1D nanomaterial) having a nano-size and a two-dimensional material having a two-dimensional crystal structure (2D material). 제 35 항에 있어서,
상기 1차원 나노물질은 탄소나노튜브를 포함하고, 상기 2차원 물질은 그래핀, h-BN 및 TMD 중 적어도 하나를 포함하는 마찰전기 발전기.36. The method of claim 35,
Wherein the one-dimensional nanomaterial comprises carbon nanotubes and the two-dimensional material comprises at least one of graphene, h-BN, and TMD. 제 34 항에 있어서,
상기 제2 전극에 마련되어 상기 제1 에너지 발생층과의 접촉에 의해 전기에너지를 발생시키는 제2 에너지 발생층을 더 포함하는 마찰전기 발전기. 35. The method of claim 34,
And a second energy generation layer provided on the second electrode and generating electrical energy by contact with the first energy generation layer.
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