CN102891249A - 电能产生器件及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电能产生器件及其驱动方法。该电能产生器件包括：压电结构，包括具有压电特性的材料；和绝缘膜，包括具有电介体特性的材料。当外部能量供应到绝缘膜时，绝缘膜接触压电结构，压电结构然后变形以产生电能。此外，当绝缘膜与邻近该绝缘膜的基板之间的静电电容改变时产生电能。
Description
技术领域
本公开涉及电能产生器件，更具体地，涉及包括压电结构和具有电介体特性的绝缘膜的电能产生器件以及驱动其的方法。
背景技术
已经对电能产生器件开展了研究，该电能产生器件通过使用生长在基板上的压电纳米线将普通生活环境中产生的各种类型的能量(包括机械能)转变成电能。通常，电能产生器件已经通过在平的体型基板上生长压电纳米线来制造。然而，当使用这样的电能产生器件时，由于体型衬底，难以从低密度能量(例如，低密度外部振动或声波)有效产生电能。因此，近来对这样的电能产生器件给予许多关注，该电能产生器件通过利用具有柔性和可伸长特性的纺织物(例如，布)作为基板从例如人体的运动产生的机械能或从例如外部噪声产生的振动能来产生电能。当使用利用纺织物基板的电能产生器件时，可以增强压电效应并且所产生的输出电压可以被有效增大，因为纺织物基板具有改善的共形覆盖性和粗糙的表面并响应于外部环境灵敏地振动。
发明内容
本发明提供每个具有压电结构和绝缘膜的电能产生器件以及驱动其的方法，该绝缘膜具有电介体特性。
额外的方面将在以下的描述中部分阐述，并将部分地从该描述而明显，或者可以通过实践给出的实施例而习知。
根据本发明的一方面，一种电能产生器件包括：第一基板和第二基板，每个由导电材料形成并彼此分开设置；压电结构，设置在第一基板上并包括具有压电特性的材料；以及绝缘膜，设置在压电结构与第二基板之间并包括具有电介体特性的材料。
当外部机械力施加到绝缘膜时，绝缘膜接触压电结构，然后压电结构变形以产生电能。
绝缘膜可以包括具有半永久极化或半永久表面电荷的材料。绝缘膜可以包括基于聚合物的材料或无机材料。
基于聚合物的材料可以包括含氟聚合物、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、蜂窝聚丙烯或多孔聚四氟乙烯(PTFE)。无机材料可以包括硅氧化物、硅氮化物、铝氧化物或光折变材料。
压电结构可以由n型半导体材料形成，绝缘膜的面对压电结构的表面可以包括负(-)表面电荷。或者，压电结构可以由p型半导体材料形成，绝缘膜的面对压电结构的表面可以包括正(+)表面电荷。
压电结构可以包括生长在第一基板上的多个压电纳米线或涂覆在第一基板上的压电材料。
多个压电纳米线可以设置为垂直或倾斜于第一基板。多个压电纳米线可以成形为在长度方向上直径相同和/或逐渐变化。多个压电纳米线可以包括ZnO、锆钛酸铅(PZT)或BaTiO3。
压电材料层可以包括聚合物压电膜。聚合物压电膜可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。
第一和第二基板的每个可以包括纺织物基板。纺织物基板可以包括不导电纺织物和在不导电纺织物上的导电层。纺织物基板可以包括导电纺织物。
根据本发明的另一方面，一种电能产生器件包括：压电结构，包括具有压电特性的材料；以及绝缘膜，包括具有电介体特性的材料。当绝缘膜接触压电结构时，压电结构变形以产生电能。
压电结构和绝缘膜可以设置在每个包括导电材料的第一基板与第二基板之间。压电结构可以设置在第一基板上，绝缘膜可以设置在压电结构与第二基板之间。
根据本发明的另一方面，一种驱动电能产生器件的方法，该电能产生器件包括压电结构和绝缘膜，该压电结构包括具有压电特性的材料，该绝缘膜包括具有电介体特性的材料，该方法包括通过使绝缘膜与压电结构接触以使压电结构变形而产生电能。
当外部机械力施加到绝缘膜时，绝缘膜可以接触压电结构。
附图说明
从以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，附图中：
图1是根据本发明实施例的电能产生器件的示意分解透视图；
图2是图1的电能产生器件的主要元件的放大图；
图3A和图3B是示出根据本发明实施例的使用图1的电能产生器件的产生电能的过程的视图；
图4A是仅利用静电电容的改变的电能产生器件的示意图；
图4B是仅利用压电效应的电能产生器件的示意图；
图4C是根据本发明的实施例的使用压电效应的协同作用和静电电容的改变的电能产生器件的示意图；
图5A至图5C是分别示出由图4A至图4C的电能产生器件产生的输出电压的曲线图；
图6是示出模拟的结果的曲线图，其中当力(Tz＝-2.05×108Pa)沿长度方向施加到压电纳米线并同时改变附着到压电纳米线的(-)表面电荷的量(或密度)时，计算在压电纳米线中根据表面电荷的量(或密度)感生的压电电势；
图7示出根据本发明实施例的在电能产生器件中使用的纺织物基板的修改示例；
图8A至图8C示出根据本发明实施例的在图1的电能产生器件中使用的压电结构例如压电纳米线的修改示例；以及
图9示出根据本发明另一实施例的在电能产生器件中使用的压电结构。
具体实施方式
现在将详细参照实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。在这点上，本发明的实施例可以具有不同的形式，而不应被解释为限于这里给出的描述。在附图中，层和区域的厚度可以为了清晰而被夸大。因而，以下通过参照附图仅描述了实施例用于解释本说明书的方面。
图1是根据本发明实施例的电能产生器件100的示意分解透视图。图2是图1的电能产生器件100的主要元件的放大图。
参照图1和图2，第一纺织物基板110和第二纺织物基板120彼此分离地设置。第一纺织物基板110和第二纺织物基板120可以包括导电材料。例如，第一纺织物基板110可以包括不导电的第一纺织物111和涂覆在第一纺织物111上的第一导电层112。第二纺织物基板120可以包括不导电的第二纺织物121和涂覆在第二纺织物121上的第二导电层。第一纺织物111和第二纺织物121的每个可以具有二维(2D)结构，其中多个纤维束以如图1所示的预定图案交错编织。第一纺织物111和第二纺织物121可以具有柔性和可伸长的特性。第一导电层112和第二导电层122可以由例如高电导率金属诸如金(Au)形成，但本发明不限于此，第一导电层112和第二导电层122可以由其他各种材料的任一种形成。如果第一纺织物基板110和第二纺织物基板120用作电能产生器件100中的基板，那么由于纺织物基板的柔性和可伸长的特性，电能产生器件100可以灵敏地响应低强度输入能量例如外部噪声或振动，从而更有效地产生电能。
包括具有压电特性的材料的压电结构设置在第一纺织物基板110上。压电结构可以包括多个压电纳米线130。当压电纳米线130被外部机械力变形时，由于变形获得的压电效应在变形的压电纳米线130的两端感生电压，从而产生电能。压电纳米线130可以由n型或p型半导体材料形成。具体地，压电纳米线130可以包括例如ZnO、锆钛酸铅(PZT)、BaTiO3等，但不限于此，可以包括其他各种压电材料的任一种。压电纳米线130可以通过例如经由化学气相沉积(CVD)或根据热液合成法(hydrothermal synthesis method)在第一纺织物基板110的第一导电层112上生长压电材料而形成。因此，压电纳米线130可以关于第一纺织物基板110的第一导电层112垂直地或以预定角度倾斜地形成。压电纳米线130可以成形为使得在长度方向上其直径相同。
绝缘膜150设置在压电纳米线130与第二纺织物基板120之间。绝缘膜150可以包括具有电介体特性的材料。这里，具有电介体特性的材料是指具有半永久表面电荷或半永久极化的材料。因此，绝缘膜150可以具有多个负(-)或正(+)表面电荷。可替代地，绝缘膜150可以由一材料形成，该材料的一个表面具有多个(+)表面电荷，并且该材料的另一表面具有多个(-)表面电荷。特别地，当压电纳米线130包括n型半导体材料时，绝缘膜150的面对压电纳米线130的表面(也就是绝缘膜150的下表面)可以具有多个(-)表面电荷。在此情形下，绝缘膜150可以由具有多个(-)表面电荷的材料或被强极化而使其下表面可具有多个(-)表面电荷的材料形成。当压电纳米线130包括p型半导体材料时，绝缘膜150的面对压电纳米线130的表面(也就是绝缘膜150的下表面)可以具有多个(+)表面电荷。在此情形下，绝缘膜150可以由具有多个(+)表面电荷的材料或被强极化而使其下表面可具有多个(+)表面电荷的材料形成。
由于绝缘膜150具有绝缘特性，所以绝缘膜150可以防止当第一和第二纺织物基板110和120彼此接触时发生的短路。此外，由于绝缘膜150具有电介体特性，所以当绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的距离被外部能量例如机械能或振动能改变时可以根据静电电容的改变而感生电压。绝缘膜150可以包括例如基于聚合物的材料或无机材料。基于聚合物的材料可以包括含氟聚合物(fluoropolymer)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、蜂窝聚丙烯、多孔聚四氟乙烯(PTFE)等。含氟聚合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)或聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly(tetrafluoroethyle-co-hexafluoropropylene，FEP)。聚乙烯(PE)可以包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或交联聚乙烯(XLPE)。无机材料可以包括硅氧化物、硅氮化物、铝氧化物、光折变材料或通过添加钠(Na)、硒(Se)或硼(B)到硅氧化物而形成的玻璃。以上材料仅是说明性的，各种其他材料的任一种可以用于形成绝缘膜150。
图3A和图3B是示出根据本发明实施例通过利用图1的电能产生器件100产生电能的过程的视图。具体地，图3A示出电能产生器件100没有被挤压也就是没有外部能量供应到电能产生器件100时的状态。图3B示出电能产生器件100被加压的状态，因为例如由于外部噪声或振动而使外部能量供应到电能产生器件100，也就是机械力施加到电能产生器件100。
参照图3A，当没有外部机械力施加到电能产生器件100时，第一纺织物基板110上的压电纳米线130、具有电介体特性的绝缘膜150和第二纺织物基板120可以以一距离彼此分开设置。备选地，当没有外部机械力施加到电能产生器件100时，第二纺织物基板120、绝缘膜150和压电纳米线130可以彼此接触，与图3A图示的不同。在此情形下，压电纳米线130可以不被变形，绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的距离可以保持恒定。因此，当没有外部机械力施加到电能产生器件100时，压电纳米线130没有被变形，不会发生由于压电效应而感生电压。此外，由于绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的距离保持恒定，所以不会发生由于绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容的变化引起的电压感生。
接着，参照图3B，当外部能量通过例如由于噪声或振动导致的机械力施加到电能产生器件100时，压力在第二纺织物基板120挤压第一纺织物基板110的方向上施加到电能产生器件100。因此，第二纺织物基板120、具有电介体特性的绝缘膜150和压电纳米线130可以彼此接触。此外，由于绝缘膜150挤压压电纳米线130的上表面，所以压电纳米线130可以变形。绝缘膜150可以防止可能在第一和第二纺织物基板110和120之间发生的短路。如上所述，当外部能量通过例如机械力施加到电能产生器件100时，压电纳米线130变形以使压电效应发生。压电效应可以在压电纳米线130的两端处感生电压。此外，当绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的距离改变时，其间的静电电容改变以在第一和第二纺织物基板110和120之间感生电压。因而，当外部能量施加到根据当前实施例的电能产生器件100时，根据压电效应并根据静电电容的改变而感生电压，从而获得高输出电压。
此外，在根据当前实施例的电能产生器件100中，压电纳米线130的压电特性由于具有电介体特性的绝缘膜150的表面电荷而改善，从而获得较高的输出电压。具体地，下面描述绝缘膜150由具有(-)表面电荷的材料形成并且压电纳米线130由n型半导体材料形成的情形。参照图3B，当外部机械力施加到电能产生器件100时，绝缘膜150接触压电纳米线130的上表面，然后压电纳米线130变形。因此，当具有(-)表面电荷的绝缘膜150、第一纺织物基板110与第二纺织物基板120之间的距离改变时，绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容改变以分别对第一和第二纺织物基板110和120感生(-)电势和(+)电势。此外，当接触绝缘膜150的压电纳米线130变形时，发生压电效应。在此情形下，压电纳米线130的压电效应可以由于绝缘膜150的接触压电纳米线130的(-)表面电荷而显著地改善。具体地，如果压电纳米线130在绝缘膜150接触压电纳米线130时变形，那么从绝缘膜150的(-)表面电荷产生的静电场可以使得压电纳米线130中的电子再分布。电子的再分布可以更加显著地增强压电纳米线130的压电特性。改善的压电效应可以分别在压电纳米线130的上表面和下表面上感生(+)电势和(-)电势。这里，在压电纳米线130的上表面和下表面上感生的电压可以高于当压电纳米线130变形而不使用绝缘膜150时的情形。如上所述，在根据当前实施例的电能产生器件100中，电压由于绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容的变化而感生，并由于由压电纳米线130的变形和绝缘膜150的接触压电纳米线130的表面电荷引起的增强的压电效应而感生，从而获得较高的输出电压。
现在将对比仅利用静电电容变化的电能产生器件、仅利用压电效应的电能产生器件以及根据本发明实施例的利用压电效应和静电电容的变化的协同作用的电能产生器件。
图4A是仅利用静电电容的变化的电能产生器件10的示意图。参照图4A，具有电介体特性的绝缘膜150设置在第一纺织物基板110与第二纺织物基板120之间。当外部能量通过例如机械力供应到电能产生器件10时，绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的距离改变，因此绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容可以改变。静电电容的改变可以在第一和第二纺织物基板110和120之间感生电压。
图4B是仅利用压电效应的电能产生器件20的示意图。参照图4B，多个压电纳米线130形成在第一纺织物基板110上，第二纺织物基板120设置在压电纳米线130上。当外部能量通过例如机械力供应到电能产生器件20时，则第二纺织物基板120可以挤压压电纳米线130，从而使压电纳米线130变形。由于压电纳米线130的变形发生的压电效应在压电纳米线130的两端处感生电压。
图4C是根据本发明实施例的利用压电效应和静电电容的变化的协同作用的电能产生器件100的示意图。参照图4C，多个压电纳米线130形成在第一纺织物基板110上，具有电介体特性的绝缘膜设置在压电纳米线130与第二纺织物基板120之间。如上所述，当外部能量通过例如机械力供应到电能产生器件100时，电压由于静电电容的变化感生并根据压电效应感生。
图5A至图5C是分别示出由图4A的电能产生器件10、图4B的电能产生器件20和图4C的电能产生器件100产生的输出电压的曲线图。具体地，图5A是示出仅利用静电电容的变化的图4A的电能产生器件10产生的输出电压V1的变化的曲线图。图5B是示出由仅利用压电效应的图4B的电能产生器件20产生的输出电压V2的变化的曲线图。图5C是示出由根据本发明实施例的利用压电效应和静电电容的变化的协同作用的图4C的电能产生器件100产生的输出电压V3的变化的曲线图。图5A至图5C分别示出当约100db的声波和约100Hz的声波通过利用扬声器施加到图4A至图4C中示出的电能产生器件10、20、100时感生的输出电压V1至V3。这里，具有(-)表面电荷的电介体膜用作绝缘膜150，n型ZnO纳米线用作压电纳米线130。此外，表面用金(Au)涂覆的纺织物基板用作第一纺织物基板110和第二纺织物基板120。
参照图5A至图5C，由仅利用静电电容的变化的电能产生器件10产生的输出电压V1为约1V，由仅利用压电效应的电能产生器件20产生的输出电压V2为约1.6V。由根据本发明实施例的利用压电效应和静电电容的变化的协同作用的图4C的电能产生器件100产生的输出电压V3为约4.8V。因此，由电能产生器件100产生的输出电压V3远大于利用静电电容的变化感生的输出电压V1和利用压电效应感生的输出电压V2的总和。这是因为在根据本发明实施例的图4C的电能产生器件100中，电压利用绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容的变化感生并且利用压电纳米线130的变形和根据绝缘膜150的表面电荷的增强的压电效应而感生，如上所述。
图6是示出模拟结果的曲线图，其中当力(Tz＝-2.05×108Pa)沿长度方向施加到图1的压电纳米线130并且改变附着到压电纳米线130的(-)表面电荷的量(或密度)时，计算根据表面电荷的量(或密度)在压电纳米线130中感生的压电电势。在模拟中，n型纳米线用作压电纳米线130。参照图6，随着附着到压电纳米线130的(-)表面电荷的密度增加，在压电纳米线130中感生的压电电势也增加。模拟表明，如果在根据本发明实施例的图1的电能产生器件100中，具有电介体特性的绝缘膜150通过外部机械力附接到压电纳米线130的上表面，那么压电纳米线130的压电特性可以由于绝缘膜150的接触压电纳米线130的上表面的表面电荷而增强。
如上所述，在根据本发明实施例的电能产生器件100中，可以获得较高的输出电压，因为电压通过绝缘膜150与第一纺织物基板110之间的静电电容的变化感生并且通过压电纳米线130的变形以及由绝缘膜150的接触压电纳米线130的表面电荷引起的增强压电效应感生。此外，由于电能产生器件100使用具有柔性和可伸长特性的第一和第二纺织物基板110和120作为基板，所以电能产生器件可以灵敏地响应即使低强度的输入能量，诸如外部噪声，并可以由此从低强度的输入能量有效地产生电能。
在以上实施例中，第一纺织物基板110由第一不导电纺织物111和涂覆在第一不导电纺织物111上的第一导电层112形成，第二纺织物基板120由第二不导电纺织物121和涂覆在第二不导电纺织物121上的第二导电层122形成。然而，本发明不限于此，第一和第二纺织物基板110’和120’可以分别仅由导电纺织物形成，如图7所示。图2和图7中示出的第一和第二纺织物基板110、110’、120和120’的结构仅是示范性的，可以使用具有任何各种其它结构的纺织物基板。此外，在以上实施例中，使用纺织物基板，但是可以使用各种类型的基板，例如硅基板或柔性基板。
在以上实施例中，第一纺织物基板110上的压电纳米线130成形为使得其直径在长度方向上相同。然而，压电纳米线可以通过调节其生长条件生长为各种形状中的任一种。
图8A至图8C示出根据本发明实施例的图1的压电结构例如压电纳米线130的修改示例。具体地，图8A示出压电纳米线130a，其直径在长度方向上逐渐减小。图8B示出压电纳米线130b，其直径在长度方向上保持恒定至预定程度然后逐渐减小。图8C示出压电纳米线130c，其直径从中央在两个长度方向上逐渐增大到预定程度。压电纳米线130、130a、130b和130c的形状仅是示范性的，可以使用具有任何其他各种形状的压电纳米线。
此外，在以上实施例中，压电纳米线130作为使用在电能产生器件中的压电结构的示例示出，但是可以使用任何其他类型的压电结构。
图9示出根据本发明另一实施例的在电能产生器件中使用的压电结构。参照图9，压电结构可以设置在第一纺织物基板110上。压电结构可以是涂覆在第一纺织物基板110上的压电材料层130’。压电材料层130’可以包括例如基于聚合物的压电材料，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)，但是不限于此。在之前的实施例中，已经描述了具有单层结构的电能产生器件，其具有两个基板和在两个基板之间的压电结构，但是本发明不限于此，电能产生器件可以具有双层结构或多层结构。
如上所述，根据本发明的一个或多个以上实施例，电能产生器件可以制造为使得当包括具有电介体特性的绝缘膜通过外部机械力接触压电结构时压电结构变形，从而感生较高的输出电压。此外，当具有柔性和可伸长特性的纺织物基板用作基板时，纺织物基板可以灵敏地响应低强度输入能量，诸如外部噪声或振动，并可以因此从低强度的输入能量有效地产生电能。
应当理解，这里描述的示范性实施例应当仅以描述性的含义来理解而不是为了限制的目的。在每个实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他实施例中的其它类似特征或方面。
Claims (34)
1.一种电能产生器件，包括：
第一基板和第二基板，每个由导电材料形成并彼此分开设置；
压电结构，设置在所述第一基板上并包括具有压电特性的材料；以及
绝缘膜，设置在所述压电结构与所述第二基板之间并包括具有电介体特性的材料。
2.如权利要求1所述的电能产生器件，其中当外部机械力施加到所述绝缘膜时，所述绝缘膜接触所述压电结构，然后所述压电结构变形以产生电能。
3.如权利要求1所述的电能产生器件，其中所述绝缘膜包括具有半永久极化或半永久表面电荷的材料。
4.如权利要求3所述的电能产生器件，其中所述绝缘膜包括基于聚合物的材料或无机材料。
5.如权利要求4所述的电能产生器件，其中所述基于聚合物的材料包括含氟聚合物、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、蜂窝聚丙烯或多孔聚四氟乙烯(PTFE)。
6.如权利要求4所述的电能产生器件，其中所述无机材料包括硅氧化物、硅氮化物、铝氧化物或光折变材料。
7.如权利要求1所述的电能产生器件，其中所述压电结构由n型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对所述压电结构的表面包括负表面电荷。
8.如权利要求1所述的电能产生器件，其中所述压电结构由p型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对压电结构的表面包括正表面电荷。
9.如权利要求1所述的电能产生器件，其中所述压电结构包括生长在所述第一基板上的多个压电纳米线或涂覆在所述第一基板上的压电材料。
10.如权利要求9所述的电能产生器件，其中所述多个压电纳米线设置为垂直或倾斜于所述第一基板。
11.如权利要求9所述的电能产生器件，其中所述多个压电纳米线成形为在长度方向上直径相同和/或逐渐变化。
12.如权利要求9所述的电能产生器件，其中所述多个压电纳米线包括ZnO、锆钛酸铅(PZT)或BaTiO3。
13.如权利要求9所述的电能产生器件，其中所述压电材料层包括聚合物压电膜。
14.如权利要求13所述的电能产生器件，其中所述聚合物压电膜包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。
15.如权利要求1所述的电能产生器件，其中所述第一基板和所述第二基板的每个包括纺织物基板。
16.如权利要求15所述的电能产生器件，其中所述纺织物基板包括不导电纺织物和在所述不导电纺织物上的导电层。
17.如权利要求15所述的电能产生器件，其中所述纺织物基板包括导电纺织物。
18.一种电能产生器件，包括：
压电结构，包括具有压电特性的材料；以及
绝缘膜，包括具有电介体特性的材料，
其中当所述绝缘膜接触所述压电结构时，所述压电结构变形以产生电能。
19.如权利要求18所述的电能产生器件，其中所述绝缘膜包括具有半永久极化或半永久表面电荷的材料。
20.如权利要求18所述的电能产生器件，其中所述压电结构由n型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对所述压电结构的表面包括负表面电荷。
21.如权利要求18所述的电能产生器件，其中所述压电结构由p型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对所述压电结构的表面包括正表面电荷。
22.如权利要求18所述的电能产生器件，其中所述压电结构和所述绝缘膜设置在每个包括导电材料的第一基板与第二基板之间。
23.如权利要求22所述的电能产生器件，其中所述压电结构设置在所述第一基板上，并且
所述绝缘膜设置在所述压电结构与所述第二基板之间。
24.如权利要求22所述的电能产生器件，其中所述第一和第二基板的每个包括纺织物基板。
25.如权利要求22所述的电能产生器件，其中所述压电结构包括生长在所述第一基板上的多个压电纳米线或涂覆在所述第一基板上的压电材料。
26.如权利要求22所述的电能产生器件，其中所述绝缘膜包括基于聚合物的材料或无机材料。
27.一种驱动电能产生器件的方法，该电能产生器件包括压电结构和绝缘膜，该压电结构包括具有压电特性的材料，该绝缘膜包括具有电介体特性的材料，该方法包括通过使所述绝缘膜与所述压电结构接触以使压电结构变形而产生电能。
28.如权利要求27所述的方法，其中当外部机械力施加到所述绝缘膜时，所述绝缘膜接触所述压电结构。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述压电结构包括压电材料层或多个压电纳米线。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述绝缘膜包括具有半永久极化或半永久表面电荷的材料。
31.如权利要求27所述的方法，其中所述压电结构由n型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对所述压电结构的表面包括负表面电荷。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述压电结构由p型半导体材料形成，并且
所述绝缘膜的面对所述压电结构的表面包括正表面电荷。
33.如权利要求27所述的方法，其中所述压电结构设置在所述第一基板上，并且
所述绝缘膜设置在所述第二基板上。
34.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二基板的每个包括纺织物基板。
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