[发明专利]一种采用铅笔涂写的摩擦发电书及制造方法

说明书

本发明涉及柔性俘能领域，具体为一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层，第一介电摩擦层上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层，石墨导电层作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘的石墨导电层边缘设有电极引出线，且电极引出线接触并延伸出第一介电摩擦层，石墨导电层上表面设有第二介电摩擦层；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线连接在一起并通过负载接地。采用铅笔涂写获取的功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，采用多个摩擦副集成的书本设计，不但便于携带，而且能提升发电效率。

技术领域

本发明涉及柔性俘能领域，更具体地，涉及一种采用铅笔涂写的摩擦发电书。

背景技术

随着电子技术的快速发展，电子产品不断更新换代，朝着微型化柔性化、智能化的趋势发展。正是由于新一代电子设备的高性能和便捷性，在消费市场得到快速推广，智能手机、手提电脑、柔性显示器、健康监测腕带、航拍无人机、电子书阅读器等各类电子产品的数量在近年来成指数上涨，在信息交流、健康诊断、环境监测等方面发挥重要作用。与此同时，如何为这些数量庞大的移动电子产品可持续供电成为新的问题。使用电池供电是目前大多数电子器件所采用的供电方法，但电池续航能力有限，且重复的充电和电池更换给移动式电子设备的长时间使用带来了不便，尤其是在户外没有电源充电的情况下，单一的靠电池供电的方式给通讯电子设备的正常运行和传感器件的持续监测带来了巨大挑战。而直接从环境中俘获能量给电子器件供电能够解决电池供电适应环境能力差、供电方式单一、续航能力不足的问题。从生态环境可持续发展的角度来看，俘获环境中的可再生绿色能源能够解决能源可持续供给和环境污染的问题。

在众多的能源种类中，机械能普遍存在人类社会生产和活动中，俘获人体运动过程中的机械能给随身携带的电子器件供能，从而实现自驱动电子器件，将极大提升电子器件的续航能力。利用压电效应、电磁感应原理和摩擦电等效应可以将机械能转化为电能，受到国内外学者的广泛关注，其中，摩擦发电原理利用一对摩擦副接触和分离过程驱动外电路中的电子移动实现高效率俘能，具有结构简单、输出高、易集成等优点。目前，已开发的摩擦发电机大多数使用溅射的金属或者是通过涂覆导电分散液制备功能电极，采用微纳制造工艺制备结构化介电层，不仅成本高，而且长时间使用容易出现导电层剥离和断裂，降低器件性能。此外，依靠一对或者几对摩擦副组装实现的摩擦电器件输出有限，不能满足电子器件对供电模块高功率的需求。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，采用铅笔涂写获取的功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，采用多个摩擦副集成的书本设计，不但便于携带，而且能提升发电效率。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种采用铅笔涂写的摩擦发电书，包括多张摩擦发电纸；每张摩擦发电纸包括第一介电摩擦层，第一介电摩擦层上表面设有用石墨铅笔涂写出的石墨导电层，石墨导电层作为功能电极层且其边缘不完全覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘，未覆盖至第一介电摩擦层上表面边缘的石墨导电层边缘设有电极引出线，且电极引出线接触并延伸出第一介电摩擦层，石墨导电层上表面设有第二介电摩擦层；所有摩擦发电纸的第一介电摩擦层上电极引出线所在的边缘绝缘地装订在一起形成书，且每张摩擦发电纸的电极引出线连接在一起并通过负载接地。

多张摩擦发电纸之间相互摩擦、分离实现有效俘能，摩擦发电书可以通过人为翻动书本驱动，也可以通过振动、风吹以及无规则机械运动驱动摩擦发电纸相互摩擦发电，具有应用场合多的特点。

上述方案中，通过利用生活中常用的石墨铅笔在第一介电摩擦层上表面涂写获取石墨导电层，使得功能电极层导电性能好且制造简单、成本低，第一介电摩擦层和第二介电摩擦层组成摩擦副制备出单张摩擦发电纸，所有摩擦发电纸装订成书的设计使得多个摩擦副被集成，不但便于携带，且能提升发电效率。