[发明专利]高功率纳米摩擦发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米摩擦发电机，其特征在于，该纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层，高分子聚合物层，以及摩擦电极层；高分子聚合物层的相对摩擦电极层的面上设有多个纳米孔；所述第一电极层和摩擦电极层为摩擦发电机的电压和电流输出电极。

2.根据权利要求1所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物层所用材料是聚偏氟乙烯。

3.根据权利要求2所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物层表面上设置的纳米孔宽度为10-100nm以及深度为4-50μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极层所用材料选自金属或合金，厚度为0.05-0.2mm；其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金；所述摩擦电极层所用材料优选铜或铝。

5.根据权利要求1-3任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极层包括层叠设置的摩擦薄膜层和第二电极层，所述摩擦薄膜层相对高分子聚合物层设置。

6.根据权利要求5所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦薄膜层所用材料是纤维薄膜或聚氯乙烯，优选铜版纸或牛皮纸；所述第二电极层所用材料选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

7.根据权利要求1-6任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦电极层和高分子聚合物层中的至少一个向外拱起形成凸面，使得摩擦电极层与高分子聚合物层之间形成间隙。

8.根据权利要求1-7任一项所述的纳米摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极层所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

9.一种权利要求1-8任一项所述的纳米摩擦发电机的制备方法，该方法包括：

（1）制备具有纳米线的基底

在基底的一个表面上沿垂直表面方向生长氧化锌纳米线，得到具有纳米线的基底；

（2）制备具有纳米孔的高分子聚合物薄膜

将聚合物材料的溶液涂覆于生长有氧化锌纳米线的基底上，固化成高分子聚合物膜，然后分离基底，去除氧化锌纳米线，得到具有纳米孔的高分子聚合物薄膜；

（3）制成纳米摩擦发电机

将步骤（2）所得的具有纳米孔的高分子聚合物薄膜作为高分子聚合物层，依次层叠设置第一电极层，高分子聚合物层，以及摩擦电极层，得到纳米摩擦发电机。

10.根据权利要求9所述的纳米摩擦发电机的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，采用水热法在硅基底的表面上垂直生长氧化锌纳米线。

11.根据权利要求9或10所述的纳米摩擦发电机的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料的溶液是聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液。

12.根据权利要求9-11任一项所述的纳米摩擦发电机的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，氧化锌纳米线的去除方法是酸蚀刻法。