[发明专利]金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，更具体地说，涉及一种金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法。

背景技术

随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备。现有的自发电设备通常是利用材料的压电特性。例如2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。

物体和物体之间相互摩擦，会使物体带电，物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。如果能够将摩擦电应用到自发电设备中，势必会给人们的生活带来更多的便利。

采用纳米技术的摩擦发电机，由于其独特的自发电和自驱动性质，很可能在制造和驱动自供电纳米器件和纳米系统装置中起到关键性的作用，受到了各国研究人员越来越多的关注。而具有微纳结构的摩擦发电机产生的电能高，但是微纳结构制备过程工艺复杂、成品率低，从而使摩擦发电机的造价成本过高，不利于摩擦发电机的产业化和商业化。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法，提升金属线复合材料摩擦发电机的成品率。

本发明提供了一种金属线复合材料摩擦发电机，包括：第一结构层和第二结构层，所述第一结构层与第二结构层之间形成摩擦界面；所述第一结构层和第二结构层均包括作为输出电极的层结构和作为摩擦层的层结构，其中，所述第一结构层和所述第二结构层中的任一者或两者中作为摩擦层的层结构至少包括由金属线基底层和金属线组成的金属线层，所述金属线形成在所述金属线基底层的一侧表面。

本发明还提供了一种制造金属线复合材料摩擦发电机的方法，包括：制造第一结构层的第一步骤、制造第二结构层的第二步骤以及将第一结构层和第二结构层固定在一起形成摩擦界面的第三步骤；所述第一步骤和/或所述第二步骤至少包括：在金属线基底层的表面上形成金属线。

本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法针对现有技术中微纳结构制作困难的问题，采用在金属线基底层上设置有金属线的方式，在金属线基底层的表面上具有金属线的位置和不具有金属线的位置形成微纳凹凸结构，这种微纳结构的制备方法很简单，得到的摩擦发电机成品率高，大大降低了摩擦发电机的造价成本，有利于摩擦发电机的产业化和商业化。

附图说明

图1a为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例一的立体结构示意图；

图1b为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例一的截面结构示意图；

图2为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机中金属线的井字状结构示意图；

图3为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例二的截面结构示意图；

图4为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例三的截面结构示意图；

图5为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例四的截面结构示意图；

图6a为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例五的立体结构示意图；

图6b为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例五的立体分离结构示意图；

图6c为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例五的截面结构示意图；

图7为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例六的截面结构示意图；

图8为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例七的截面结构示意图；

图9为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例八的截面结构示意图；

图10为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例九的截面结构示意图；

图11为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十的截面结构示意图；

图12为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十一的截面结构示意图；

图13为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十二的截面结构示意图；

图14为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十三的截面结构示意图；

图15为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十四的截面结构示意图；

图16为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十五的截面结构示意图；

图17为本发明提供的金属线复合材料摩擦发电机的实施例十六的截面结构示意图。

具体实施方式