[实用新型]含有电子接收层的摩擦纳米发电机

说明书

本实用新型涉及含有电子接收层的摩擦纳米发电机，包括在外力作用下发生接触/分离的正极性摩擦部分和负极性摩擦部分；正极性摩擦部分包括依次设置的第一衬底和第一电极，第一电极同时作为正极性摩擦层；负极性摩擦部分包括依次设置的第二衬底、第二电极、电介质层、电子接收层、负极性摩擦层；第一电极和第二电极之间产生交流电信号。本实用新型旨在提升摩擦纳米发电机的电荷捕获能力，属于新能源开发和纳米发电领域。

技术领域

本发明涉及新能源开发和纳米发电领域，具体涉及含有电子接收层的摩擦纳米发电机。

背景技术

能源问题一直是人类社会关注的热点问题之一。随着可用的化石能源不断消耗，开发绿色的新能源也变得越发紧迫。摩擦纳米发电机自2012年被首次报道起，因其转化效率高、制造成本低、结构简单、灵活性高、应用范围广等优点获得快速的发展。利用摩擦起电和电荷感应的耦合作用，摩擦发电机可以将日常生活形如人的行走、振动、旋转、起风、流水等机械能转化成电能。

摩擦纳米发电机的发电过程大体可以分为三个方面，电荷的产生、电荷的存储和电荷的衰减。摩擦层中的电子作为摩擦发电过程中的静电感应源，对摩擦纳米发电机的输出性能产生有很大的影响。然而，一旦产生摩擦电子，一方面由于摩擦电子位于负摩擦材料的表面，易与空气中的正离子或者颗粒发生吸附作用，导致摩擦层表面电子浓度的降低，另一方面摩擦分离后，负摩擦层由于电荷感应作用会产生一个感应电场，感应电场的作用下的漂移运动以及电子浓度梯度下的扩散运动使得电子与电极上感应产生的正电荷复合，导致摩擦层表面的电子浓度降低，从而降低两个电极间的电势差。

作为电荷捕获材料，二维结构的纳米材料因其较大的比表面积受到科学家的广泛关注。层状的二硫化钼具有独特的二维纳米结构，近年来在电子器件领域被科学家广泛探索研究，又因其较大的比表面积、显著的陷进能级，使其成为电荷捕获材料的优选者。然而，单纯层状结构的二硫化钼容易发生团聚现象，难以维持良好的稳定性，使其在电子器件的应用受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种改善电荷捕获能力的含有电子接收层的摩擦纳米发电机。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

含有电子接收层的摩擦纳米发电机，包括在外力作用下发生接触/分离的正极性摩擦部分和负极性摩擦部分；正极性摩擦部分包括依次设置的第一衬底和第一电极，第一电极同时作为正极性摩擦层；负极性摩擦部分包括依次设置的第二衬底、第二电极、电介质层、电子接收层、负极性摩擦层；第一电极和第二电极之间产生交流电信号。

作为一种优选，电子接收层采用高电荷捕获能力的二维纳米材料。

作为一种优选，电子接收层的材料为二硫化钼/石墨烯复合材料。

作为一种优选，电子接收层的材料为层状结构的二硫化钼/石墨烯复合材料。

作为一种优选，负极性摩擦层为高分子聚合物；第一电极和第二电极均为金属电极；电介质层的材料为高分子聚合物。

作为一种优选，负极性摩擦层为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺PI(Kapton)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)；第一电极和第二电极均为铝电极；电介质层为聚酰亚胺膜；第一衬底为玻璃或塑料衬底；第二衬底为玻璃或塑料衬底。

作为一种优选，第一电极的厚度为1微米，第二电极的厚度为1微米，电子接收层的厚度为5-10微米，负极性摩擦层的厚度为2-5微米。