CN104348379A - 金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法。该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。

Description

金属线复合材料摩擦发电机及其制造方法

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***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

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明,但本发明并不仅仅限于此。

针对现有技术存在的问题，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，第一结构层与第二结构层之间形成摩擦界面。其中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，并且第一结构层和第二结构层中的任一者或两者中所包括的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，金属线形成在金属线基底层的表面上。由于金属线为微米级或纳米级的线状结构，而金属线基底层为层状结构，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。下面将通过几个具体的实施例对金属线复合材料摩擦发电机的结构进行详细介绍。

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。如图1a和1b所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层11、高分子聚合物绝缘层12、金属线层13和第二电极层14，其中第一电极层11和高分子聚合物绝缘层12组成第一结构层，金属线层13和第二电极层14组成第二结构层。

第一电极层11设置在高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上，高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面朝向金属线层13，并与金属线层13接触。金属线层13由金属线基底层13a和形成在金属线基底层13a的表面上的金属线13b组成，第二电极层14层叠设置在金属线基底层13a之下，即第二电极层14设置在金属线基底层13a的不具有金属线的一侧表面，而金属线基底层13a的具有金属线的一侧表面朝向高分子聚合物绝缘层12，并与高分子聚合物绝缘层12接触。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层11为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层14为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层11和第二电极层14分别为摩擦发电机的两个输出电极。高分子聚合物绝缘层12为第一结构层中作为摩擦层的层结构，金属线层13为第二结构层中作为摩擦层的层结构，金属线层13与高分子聚合物绝缘层12之间形成摩擦界面。高分子聚合物绝缘层12与金属线13b接触摩擦的同时，也与金属线基底层13a接触摩擦。金属线13b既起到和高分子聚合物绝缘层12摩擦的作用，也作为微纳凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。可选地，高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面（即相对于金属线层的一面）可以具有微纳结构，这样形成摩擦界面的两个表面都具有微纳结构，摩擦效果更佳。

如图1a所示，金属线13b为一种纵向的条纹状结构，本发明不仅限于此，金属线还可以为横向或斜向等其它方向的条纹状结构。如图2所示，金属线还可以为井字状结构。可选地，金属线也可以为Z状结构、叉指状结构、菱形状结构或轮胎花纹状结构。以条纹状结构为例，每种条纹的形状根据金属线的制备方法不同而不同。如果采用涂覆或丝网印刷的方法在金属线基底层的表面上涂覆或印制金属线，那么所形成的金属线条纹的截面为矩形，该矩形的宽度和高度都为纳米级至微米级，优选为500nm至500μm。如果采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上，那么所形成的金属线条纹的截面为圆形，该圆形的直径为纳米级至微米级，优选为500nm至500μm。这些条纹状结构的金属线之间的间距为纳米级至微米级，优选为100nm至10mm。

金属线基底层13a的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者再生聚乙烯对苯二甲酸酯(PETE)，也可以为能通过热压实现金属布线的材料，例如热塑性材料：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称有机玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(Nylon)、聚碳酸酯(PC)和聚氨酯(PU)中的任意一种。金属线基底层13a需要耐高温100℃以上

金属线13b的材料可以为金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、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。

第一电极层11和第二电极层14的材料可以为铟锡氧化物、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、硒、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。可选地，第一电极层11和/或第二电极层14设置在电极基底层上，即第一电极层11之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层14之下设置有电极基底层。

高分子聚合物绝缘层12的材料可以为聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的高分子聚合物绝缘层和金属线层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层；然后，在第一电极层上刮涂一定厚度的高分子聚合物溶液，固化成型，得到第一结构层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上；然后，采用蒸镀、离子溅射等技术制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

作为另一种实施方式，去掉图1a和1b所示的金属线复合材料摩擦发电机中的高分子聚合物绝缘层也是可行的结构。即，第一结构层包括第一电极层，第二结构层与图1a和1b相同。其中，第一电极层为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层为第二结构层中作为输出电极的层结构。第一电极层同时还为第一结构层中作为摩擦层的层结构，金属线层为第二结构层中作为摩擦层的层结构。在这种结构中，第一电极层和金属线层之间形成摩擦界面。

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。如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，金属线13b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层11和金属线13b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于金属线13b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中金属线13b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构与实施例一相同，不再赘述。金属线基底层13a、金属线13b、第一电极层11和高分子聚合物绝缘层12的材料也可参见实施例一的描述。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层；然后，在第一电极层上刮涂一定厚度的高分子聚合物溶液，固化成型，得到第一结构层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

作为另一种实施方式，去掉图3所示的金属线复合材料摩擦发电机中的高分子聚合物绝缘层也是可行的结构。即，第一结构层包括第一电极层，第二结构层与图3相同。其中，第一电极层为第一结构层中作为输出电极的层结构，金属线为第二结构层中作为输出电极的层结构。第一电极层同时还为第一结构层中作为摩擦层的层结构，金属线层为第二结构层中作为摩擦层的层结构。在这种结构中，第一电极层和金属线层之间形成摩擦界面。

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。如图4所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层21、居间薄膜层22、金属线层23和第二电极层24，其中第一电极层21为第一结构层，居间薄膜层22、金属线层23和第二电极层24组成第二结构层。

金属线层23由金属线基底层23a和形成在金属线基底层23a表面上的金属线23b组成，居间薄膜层22形成在金属线23b之上，居间薄膜层22对应于金属线23b的位置具有凸起结构。第二电极层24层叠设置在金属线基底层23a之下。即第二电极层24设置在金属线基底层23a的不具有金属线的一侧表面，而居间薄膜层22设置在金属线基底层23a的具有金属线的一侧表面。第一电极层21朝向居间薄膜层22，并与居间薄膜层22接触。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层21为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层24为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层21和第二电极层24分别为摩擦发电机的两个输出电极。第一电极层21还同时为第一结构层中作为摩擦层的层结构，居间薄膜层22和金属线层23为第二结构层中作为摩擦层的层结构，第一电极层21与居间薄膜层22之间形成摩擦界面。

图4示出的金属线23b为一种纵向的条纹状结构，本发明不仅限于此，金属线的具体结构和尺寸、间距都可参见实施例一的描述。

本实施例中，金属线基底层23a、金属线23b、第一电极层21和第二电极层24的材料也可参见实施例一的描述。可选地，第一电极层21和/或第二电极层24设置在电极基底层上，即第一电极层21之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层24之下设置有电极基底层。

居间薄膜层22的材料可以为聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

居间薄膜层22上形成的凸起结构为微纳凸起结构，该微纳凸起结构中凸起的高度优选为1μm至100μm，凸起之间的间距优选为100nm至10mm。居间薄膜层22的厚度优选为500nm至500μm。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的第一电极层和居间薄膜层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层；最后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图5所示，本实施例与实施例三的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，金属线23b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层21和金属线23b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于金属线23b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中金属线23b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例三相同，不再赘述。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图6a、6b和6c所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层31、高分子聚合物绝缘层32、居间薄膜层33、金属线层34和第二电极层35，其中第一电极层31和高分子聚合物绝缘层32组成第一结构层，居间薄膜层33、金属线层34和第二电极层35组成第二结构层。

第一电极层31设置在高分子聚合物绝缘层32的第一侧表面上，高分子聚合物绝缘层32的第二侧表面朝向居间薄膜层33，并与居间薄膜层33接触。金属线层34由金属线基底层34a和形成在金属线基底层34a一侧表面上的金属线34b组成，居间薄膜层33形成在金属线34b之上，居间薄膜层33对应于金属线34b的位置具有凸起结构。第二电极层35层叠设置在金属线基底层34a之下。即第二电极层35设置在金属线基底层34a的不具有金属线的一侧表面，而居间薄膜层33设置在金属线基底层34a的具有金属线的一侧表面。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层31为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层35为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层31和第二电极层35分别为摩擦发电机的两个输出电极。高分子聚合物绝缘层32为第一结构层中作为摩擦层的层结构，居间薄膜层33和金属线层34为第二结构层中作为摩擦层的层结构，高分子聚合物绝缘层32与居间薄膜层33之间形成摩擦界面。可选地，高分子聚合物绝缘层32的第二侧表面（即相对于居间薄膜层的一面）可以具有微纳结构，这样形成摩擦界面的两个表面都具有微纳结构，摩擦效果更佳。

图6a至图6c示出的金属线34b为一种纵向的条纹状结构，本发明不仅限于此，金属线的具体结构和尺寸、间距都可参见实施例一的描述。

本实施例中，金属线基底层34a、金属线34b、第一电极层31、第二电极层35和高分子聚合物绝缘层32的材料可参见实施例一的描述。居间薄膜层33的材料可参见实施例三的描述。可选地，第一电极层31和/或第二电极层35设置在电极基底层上，即第一电极层31之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层35之下设置有电极基底层。

居间薄膜层33上形成的凸起结构为微纳凸起结构，该微纳凸起结构中凸起的高度优选为1μm至100μm，凸起之间的间距优选为100nm至10mm。居间薄膜层33的厚度优选为500nm至500μm。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层；然后，在第一电极层上刮涂一定厚度的高分子聚合物溶液，固化成型，得到第一结构层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层；最后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图7所示，本实施例与实施例五的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，金属线34b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层31和金属线34b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于金属线34b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中金属线34b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例五相同，不再赘述。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层；然后，在第一电极层上刮涂一定厚度的高分子聚合物溶液，固化成型，得到第一结构层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在金属线基底层的表面上，形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图8所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层41、第一金属线层42、高分子聚合物绝缘层43、居间薄膜层44、第二金属线层45和第二电极层46。其中第一电极层41、第一金属线层42和高分子聚合物绝缘层43组成第一结构层，居间薄膜层44、第二金属线层45和第二电极层46组成第二结构层。图8示出的摩擦发电机的第一结构层和第二结构层是对称的结构。

第一金属线层42由第一金属线基底层42a和形成在第一金属线基底层42a一侧表面上的第一金属线42b组成，高分子聚合物绝缘层43形成在第一金属线42b之下，高分子聚合物绝缘层43对应于第一金属线42b的位置具有凸起结构。第一电极层41设置在第一金属线基底层42a之上。即第一电极层41设置在第一金属线基底层42a的不具有金属线的一侧表面，而高分子聚合物绝缘层43设置在第一金属线基底层42a的具有金属线的一侧表面。第二金属线层45由第二金属线基底层45a和形成在第二金属线基底层45a一侧表面上的第二金属线45b组成，居间薄膜层44形成在第二金属线45b之上，居间薄膜层44对应于第二金属线45b的位置具有凸起结构。第二电极层46设置在第二金属线基底层45a之下。即第二电极层46设置在第二金属线基底层45a的不具有金属线的一侧表面，而居间薄膜层44设置在第二金属线基底层45a的具有金属线的一侧表面。高分子聚合物绝缘层43朝向居间薄膜层44，并与居间薄膜层44接触。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层41为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层46为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层41和第二电极层46分别为摩擦发电机的两个输出电极。第一金属线层42和高分子聚合物绝缘层43为第一结构层中作为摩擦层的层结构，居间薄膜层44和第二金属线层45为第二结构层中作为摩擦层的层结构，高分子聚合物绝缘层43和居间薄膜层44之间形成摩擦界面。

本实施例中，第一金属线42b和第二金属线45b的具体结构和尺寸、间距都可参见实施例一的描述。

第一金属线基底层42a、第一金属线42b、第二金属线基底层45a、第二金属线45b、第一电极层41、第二电极层46、高分子聚合物绝缘层43的材料可参见实施例一的描述，居间薄膜层44的材料可参见实施例三的描述。可选地，第一电极层41和/或第二电极层46设置在电极基底层上，即第一电极层41之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层46之下设置有电极基底层。

高分子聚合物绝缘层43和居间薄膜层44上形成的凸起结构为微纳凸起结构，该微纳凸起结构中凸起的高度优选为1μm至100μm，凸起之间的间距优选为100nm至10mm。高分子聚合物绝缘层43和居间薄膜层44的厚度优选为500nm至500μm。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第一金属线基底层的表面上，形成第一金属线；或者，采用热压的方法将第一金属线嵌入到第一金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成高分子聚合物绝缘层的材料涂覆在第一金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的高分子聚合物绝缘层；最后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第二金属线基底层的表面上，形成第二金属线；或者，采用热压的方法将第二金属线嵌入到第二金属线基底层的表面上；采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在第二金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层；最后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图9所示，本实施例与实施例七的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，第二金属线45b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层41和第二金属线45b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于第二金属线45b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中第二金属线45b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例七相同，不再赘述。

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。如图10所示，本实施例与实施例七的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第一电极层和第二电极层，第一金属线42b为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二金属线45b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一金属线42b和第二金属线45b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于第一金属线42b和第二金属线45b分别为摩擦发电机的两个输出电极，因此本实施例中第一金属线42b和第二金属线45b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例七相同，不再赘述。

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。如图11所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层51、第一金属线层52、居间薄膜层53、第二金属线层54和第二电极层55。其中，第一电极层51和第一金属线层52组成第一结构层，居间薄膜层53、第二金属线层54和第二电极层55组成第二结构层。

第一金属线层52由第一金属线基底层52a和形成在第一金属线基底层52a一侧表面上的第一金属线52b组成，第一电极层51设置在第一金属线基底层52a之上。即第一电极层51设置在第一金属线基底层52a的不具有金属线的一侧表面。第二金属线层54由第二金属线基底层54a和形成在第二金属线基底层54a一侧表面上的第二金属线54b组成，居间薄膜层53形成在第二金属线54b之上，居间薄膜层53对应于第二金属线54b的位置具有凸起结构。第二电极层55设置在第二金属线基底层54a之下。即第二电极层55设置在第二金属线基底层54a的不具有金属线的一侧表面，而居间薄膜层53设置在第二金属线基底层54a的具有金属线的一侧表面。第一金属线基底层52a的具有金属线的一侧表面朝向居间薄膜层53，并与居间薄膜层53接触。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层51为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层55为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层51和第二电极层55分别为摩擦发电机的两个输出电极。第一金属线层52为第一结构层中作为摩擦层的层结构，居间薄膜层53和第二金属线层54为第二结构层中作为摩擦层的层结构，第一金属线层52和居间薄膜层53之间形成摩擦界面。居间薄膜层53与第一金属线52b接触摩擦的同时，也与第一金属线基底层52a接触摩擦。第一金属线52b既起到和居间薄膜层53摩擦的作用，也作为微纳凸起增加摩擦度，使摩擦效果更佳。

本实施例中，第一金属线52b和第二金属线54b的具体结构和尺寸、间距都可参见实施例一的描述。

第一金属线基底层52a、第一金属线52b、第二金属线基底层54a、第二金属线54b、第一电极层51、第二电极层55的材料可参见实施例一的描述，居间薄膜层53的材料可参见实施例三的描述。可选地，第一电极层51和/或第二电极层55设置在电极基底层上，即第一电极层51之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层55之下设置有电极基底层。居间薄膜层53上形成的凸起结构为微纳凸起结构，该微纳凸起结构中凸起的高度优选为1μm至100μm，凸起之间的间距优选为100nm至10mm。居间薄膜层53的厚度优选为500nm至500μm。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的第一金属线层和居间薄膜层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第一金属线基底层的表面上，形成第一金属线；或者，采用热压的方法将第一金属线嵌入到第一金属线基底层的表面上；然后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第二金属线基底层的表面上，形成第二金属线；或者，采用热压的方法将第二金属线嵌入到第二金属线基底层的表面上；然后，采用旋转涂覆、刮涂、丝网印刷或静电喷涂等方法将上述形成居间薄膜层的材料涂覆在第二金属线基底层的具有金属线的一侧表面上，形成具有微纳凸起结构的居间薄膜层；最后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图12所示，本实施例与实施例十的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，第二金属线54b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层51和第二金属线54b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于第二金属线54b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中第二金属线54b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例十相同，不再赘述。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。如图13所示，本实施例与实施例十的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第一电极层，第一金属线52b为第一结构层中作为输出电极的层结构，即第一金属线52b和第二电极层55分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于第一金属线52b为摩擦发电机的一个输出电极，因此本实施例中第一金属线52b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例十相同，不再赘述。

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。如图14所示，本实施例与实施例十的不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第一电极层和第二电极层，第一金属线52b为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二金属线54b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一金属线52b和第二金属线54b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

由于第一金属线52b和第二金属线54b分别为摩擦发电机的两个输出电极，因此本实施例中第一金属线52b和第二金属线54b优选为能够形成通路的结构，这样在摩擦时能够感应出更多的电荷，进而提高发电效率。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例十相同，不再赘述。

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。如图15所示，该金属线复合材料摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层61、第一金属线层62、第二金属线层63和第二电极层64。其中，第一电极层61和第一金属线层62组成第一结构层，第二金属线层63和第二电极层64组成第二结构层。

第一金属线层62由第一金属线基底层62a和形成在第一金属线基底层62a一侧表面上的第一金属线62b组成，第一电极层61设置在第一金属线基底层62a之上。即第一电极层61设置在第一金属线基底层62a的不具有金属线的一侧表面。第二金属线层63由第二金属线基底层63a和形成在第二金属线基底层63a一侧表面上的第二金属线63b组成，第二电极层64设置在第二金属线基底层63a之下。即第二电极层64设置在第二金属线基底层63a的不具有金属线的一侧表面。第一金属线基底层62a的具有金属线的一侧表面朝向第二金属线基底层63a的具有金属线的一侧表面，两者接触。可选地，第一结构层和第二结构层是通过边缘固定在一起的。

在本实施例中，第一电极层61为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二电极层64为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层61和第二电极层64为摩擦发电机的两个输出电极。第一金属线层62为第一结构层中作为摩擦层的层结构，第二金属线层63为第二结构层中作为摩擦层的层结构，第一金属线层62和第二金属线层63之间形成摩擦界面。在第一金属线层62和第二金属线层63接触摩擦时，第一金属线62b与第二金属线63b之间、第一金属线62b与第二金属线基底层63a之间、第二金属线63b与第一金属线基底层62a之间、第一金属线基底层62a与第二金属线基底层63a之间都会接触摩擦。

本实施例中，第一金属线62b和第二金属线63b的具体结构和尺寸、间距都可参见实施例一的描述。

第一金属线基底层62a、第一金属线62b、第二金属线基底层63a、第二金属线63b、第一电极层61、第二电极层64的材料可参见实施例一的描述。可选地，第一电极层61和/或第二电极层64设置在电极基底层上，即第一电极层61之上设置有电极基底层，和/或，第二电极层64之下设置有电极基底层。

下面具体介绍一下本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的工作原理：当该摩擦发电机的各层发生机械形变时，摩擦发电机中的第一金属线层和第二金属线层的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷在两个电极层上感应出电荷，从而导致第一电极层和第二电极层之间出现电势差。由于第一电极层和第二电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和第二电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和第二电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电。

本实施例的金属线复合材料摩擦发电机的制造方法可包括以下步骤：

1）第一步骤：制造第一结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第一金属线基底层的表面上，形成第一金属线；或者，采用热压的方法将第一金属线嵌入到第一金属线基底层的表面上；然后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第一电极层。

2）第二步骤：制造第二结构层。

制备金属浆料，采用涂覆或丝网印刷的方法将金属浆料涂覆或印刷在第二金属线基底层的表面上，形成第二金属线；或者，采用热压的方法将第二金属线嵌入到第二金属线基底层的表面上；然后，采用蒸镀、离子溅射等方式制备第二电极层。

3）第三步骤：将第一结构层和第二结构层的边缘固定在一起形成摩擦界面，使第一结构层和第二结构层接触并能够摩擦。

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。如图16所示，本实施例与实施例十四不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第二电极层，第二金属线63b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一电极层61和第二金属线63b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例十四相同，不再赘述。

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。如图17所示，本实施例与实施例十四不同之处在于，该金属线复合材料摩擦发电机没有第一电极层和第二电极层，第一金属线62b为第一结构层中作为输出电极的层结构，第二金属线63b为第二结构层中作为输出电极的层结构，即第一金属线62b和第二金属线63b分别为摩擦发电机的两个输出电极。

本实施例的其它层结构和可选用的材料与实施例十四相同，不再赘述。

本发明提供的上述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，形成具有微纳结构的居间薄膜层或者设置有金属线的基底摩擦层，从而制得的摩擦发电机发电效果佳，更重要的是采用热压的方式在金属线基底层上形成金属线凸起结构，工艺简单，不存在脱模困难的问题，使得产品合格率提高，且有利于摩擦发电机大规模批量生产，也极大的节约了成本。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (30)

1.一种金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括层叠设置的第一电极层和高分子聚合物绝缘层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，所述高分子聚合物绝缘层为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构；

所述第二结构层包括所述金属线层，所述金属线层为所述第二结构层中作为摩擦层的层结构，所述金属线层与所述高分子聚合物绝缘层之间形成摩擦界面。

3.根据权利要求1所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，且同时为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构；

所述第二结构层包括所述金属线层，所述金属线层为所述第二结构层中作为摩擦层的层结构，所述金属线层与所述第一电极层之间形成摩擦界面。

4.根据权利要求2所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于：

所述金属线为所述第二结构层中作为输出电极的层结构；

或者，所述第二结构层还包括层叠设置在所述金属线基底层之下的第二电极层，所述第二电极层为所述第二结构层中作为输出电极的层结构。

5.根据权利要求3所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于：

所述金属线为所述第二结构层中作为输出电极的层结构；

或者，所述第二结构层还包括层叠设置在所述金属线基底层之下的第二电极层，所述第二电极层为所述第二结构层中作为输出电极的层结构。

6.根据权利要求2或4所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物绝缘层相对于所述金属线层的一面具有微纳结构。

7.根据权利要求1所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第二结构层包括所述金属线层以及形成在所述金属线之上的居间薄膜层，所述居间薄膜层对应于所述金属线的位置具有凸起结构；所述居间薄膜层与所述金属线层为所述第二结构层中作为摩擦层的层结构。

8.根据权利要求7所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于：

所述金属线为所述第二结构层中作为输出电极的层结构；

或者，所述第二结构层还包括层叠设置在所述金属线基底层之下的第二电极层，所述第二电极层为所述第二结构层中作为输出电极的层结构。

9.根据权利要求8所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，且同时为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构；所述第一电极层与所述居间薄膜层之间形成摩擦界面。

10.根据权利要求8所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括层叠设置的第一电极层和高分子聚合物绝缘层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，所述高分子聚合物绝缘层为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构；所述高分子聚合物绝缘层与所述居间薄膜层之间形成摩擦界面。

11.根据权利要求10所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物绝缘层相对于所述居间薄膜层的一面具有微纳结构。

12.根据权利要求8所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括所述金属线层以及形成在所述金属线之下的高分子聚合物绝缘层，所述高分子聚合物绝缘层对应于所述金属线的位置具有凸起结构；所述高分子聚合物绝缘层与所述金属线层为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构；所述高分子聚合物绝缘层与所述居间薄膜层之间形成摩擦界面。

13.根据权利要求12所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于：

第一结构层中的金属线为所述第一结构层中作为输出电极的层结构；

或者，所述第一结构层还包括层叠设置在第一结构层中金属线基底层之上的第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构。

14.根据权利要求8所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括所述金属线层，所述金属线层为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构，所述金属线为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，所述金属线层与所述居间薄膜层之间形成摩擦界面。

15.根据权利要求8所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层包括所述金属线层以及层叠设置在所述金属线基底层之上的第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构，所述金属线层为所述第一结构层中作为摩擦层的层结构，所述金属线层与所述居间薄膜层之间形成摩擦界面。

16.根据权利要求1所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层和第二结构层都包括所述金属线层，各自包括的所述金属线层分别为第一结构层和第二结构层中作为摩擦层的层结构。

17.根据权利要求16所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，各自包括的所述金属线层中的金属线分别为第一结构层和第二结构层中作为输出电极的层结构。

18.根据权利要求16所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层还包括层叠设置在金属线基底层之上的第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构；

金属线为所述第二结构层中作为输出电极的层结构。

19.根据权利要求16所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一结构层还包括层叠设置在金属线基底层之上的第一电极层，所述第一电极层为所述第一结构层中作为输出电极的层结构；

所述第二结构层还包括层叠设置在金属线基底层之下的第二电极层，所述第二电极层为所述第二结构层中作为输出电极的层结构。

20.根据权利要求1-19任一项所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述金属线为条纹状结构、Z状结构、叉指状结构、井字状结构、菱形状结构或轮胎花纹状结构。

21.根据权利要求20所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于：

所述金属线截面为圆形时，所述金属线的截面的直径为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm；或

所述金属线截面为矩形时，所述金属线的截面的高度为500nm至500μm，宽度为500nm至500μm；所述金属线之间的间距为100nm至10mm。

22.根据权利要求1所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述金属线的材料为金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨、钒、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。

23.根据权利要求1项所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述金属线基底层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、再生聚乙烯对苯二甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯或聚氨酯。

24.根据权利要求2-6、8-15、18、19中任一项所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极层或第二电极层的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金。

25.根据权利要求24所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述第一电极层和/或所述第二电极层设置在电极基底层上。

26.根据权利要求2、4、6、10-13中任一项所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述高分子聚合物绝缘层的材料为聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

27.根据权利要求7-15任一项所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述居间薄膜层的材料为聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

28.根据权利要求27所述的金属线复合材料摩擦发电机，其特征在于，所述居间薄膜层上形成的凸起结构为微纳凸起结构，该微纳凸起结构中凸起的高度为1μm至100μm，凸起之间的间距为100nm至10mm；所述居间薄膜层的厚度为500nm至500μm。

29.一种制造如权利要求1-28任一项所述的金属线复合材料摩擦发电机的方法，其特征在于，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。

30.根据权利要求29所述的方法，所述在金属线基底层的表面上形成金属线具体为：采用涂覆或丝网印刷的方法在金属线基底层的表面上形成金属线；或者，采用热压的方法将金属线嵌入到金属线基底层的一侧表面。