質(zhì)可以為與絕緣材料的摩擦層材料相同或者不同。填充介質(zhì)既可以僅填充于兩個電極層之間的空隙中，也可以如圖1至3中所示在兩個電極層的周圍也設(shè)置一圈，用于作為電極層的支撐結(jié)構(gòu)或保護(hù)結(jié)構(gòu)。該填充介質(zhì)也可以為與絕緣襯底的材料相同的材料。
[0075]發(fā)電機(jī)的襯底、發(fā)電部件和摩擦層既可以是硬質(zhì)材料，也可以是柔性材料，材料的硬度對發(fā)電性能沒有明顯影響，但是卻可以擴(kuò)展本發(fā)明發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。襯底材料可以選擇半導(dǎo)體器件常用的襯底材料，優(yōu)選為絕緣材料，更優(yōu)選為有機(jī)物絕緣體材料，例如丙烯酸塑料等。
[0076]另外發(fā)電機(jī)整體可以為平板結(jié)構(gòu)，也可以為圓筒狀等結(jié)構(gòu)。例如可以將筒狀的發(fā)電機(jī)附著在浮標(biāo)上，發(fā)電部件的第一電極層和第二電極層均可以為環(huán)狀，在浮標(biāo)上呈上下排列，隨著浮標(biāo)的上下浮動，第一電極層和第二電極層在液體中上下浮動，將液體波動的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。另外，發(fā)電機(jī)的襯底可以由浮標(biāo)上的絕緣部分替代，將發(fā)電部件直接設(shè)置在浮標(biāo)上。
[0077]下面以一個具體發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)展示在波動水中的發(fā)電機(jī)的輸出性能。在厚度為75微米的FEP薄膜上，采用掩膜方法沉積兩個尺寸為長為6cm寬為3cm平行排列的Cu薄膜作為第一電極層和第二電極層，兩個Cu薄膜電極層之間的間隔為1mm，Cu薄膜的厚度為200nm。用導(dǎo)線將兩個電極層引出后，將FEP薄膜制備有電極層的一面貼合在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上。在兩個電極層的引出導(dǎo)線上連接檢測裝置，通過線性馬達(dá)控制發(fā)電機(jī)的兩個電極層依次沒入水中和離開水面(參見圖3中的兩個過程)，發(fā)電機(jī)的移動速度為0.5m/s，圖4中(a)和圖4中(b)顯示了兩個電極層之間的短路電流和感應(yīng)電荷量，結(jié)果表明短路電流的最大值為3 μ A，感應(yīng)電荷量為75nC。
[0078]實施例二:
[0079]本實施例中，發(fā)電部件的兩個電極層為圖形化的電極層，圖5為本實施例發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電部件中的第一電極層210和第二電極層220均為插齒結(jié)構(gòu)，每個所述插齒結(jié)構(gòu)電極由若干個長條狀子電極平行排列，并在一端互相連接形成。兩個插齒狀電極互相之間留有間隔230呈交叉狀，如圖5所示，在箭頭所示的液體波動方向上，兩個電極的長條狀子電極交替排列。摩擦層覆蓋所述發(fā)電部件，使所述發(fā)電部件的第一電極層210與第二電極層220與發(fā)電機(jī)工作的液體環(huán)境隔離。在液體波動方向上，第一電極層210的一個子電極與第二電極層220的一個子電極相鄰，互相之間通過間隔230隔開構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)與實施例一中系統(tǒng)的發(fā)電子部件Al。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)可以應(yīng)用在液體波動范圍比較大的情況下，相當(dāng)于發(fā)電部件包括多個結(jié)構(gòu)與實施例一中相同的發(fā)電子部件，多個發(fā)電子部件之間進(jìn)行并聯(lián)，并且相鄰的發(fā)電子部件之間共用同一個條狀子電極，如相鄰的發(fā)電子部件Al和A2共用第一電極層210的一個條狀子電極。
[0080]插齒結(jié)構(gòu)的第一電極層或者第二電極層中，優(yōu)選的，長條狀子電極長寬比為1:1至1000:1。第一電極層210和第二電極層220之間的間隔230的寬度優(yōu)選為10nm-5cm，更優(yōu)選 0.1 μ m_lcm。
[0081 ] 本實施例中，襯底和摩擦層的材料、結(jié)構(gòu)等均可以與實施例一中的相同，第一電極層和第二電極層的材料也可以采用實施例一中的材料，在這里不再復(fù)述。
[0082]實施例三:
[0083]實施例一和二中的發(fā)電機(jī)適用在海浪波動等環(huán)境中，液體波動時與發(fā)電機(jī)的接觸面積的改變有限，對于雨水等流動液體的機(jī)械能的吸收效率受到限制。為了適用流動水或者雨滴的液體環(huán)境，本實施例提供的發(fā)電機(jī)中包括多個實施例一中所述的發(fā)電部件和相同個數(shù)的整流部件，多個發(fā)電部件的電極層在液體流動或者波動方向平行排列，并且相鄰兩個發(fā)電部件共用一個電極層，一個發(fā)電部件輸出電信號一個通過整流部件整流，所有整流部件的輸出端進(jìn)行并聯(lián)連接作為發(fā)電機(jī)的輸出端。以發(fā)電機(jī)包括5個發(fā)電部件為例說明本實施例的結(jié)構(gòu)，參見圖6，在絕緣襯底(圖中未顯示)上設(shè)置6個平行排列的條狀電極層201、202、203、204、205和206，第一個發(fā)電部件的電極層201和201分別與整流部件Al的輸入端連接，第二個發(fā)電部件的電極層202和203分別與整流部件A2的輸入端連接，第三個發(fā)電部件的電極層203和204分別與整流部件A3的輸入端連接，第四個發(fā)電部件的電極層204和205分別與整流部件A4的輸入端連接，第五個發(fā)電部件的電極層205和206分別與整流部件A5的輸入端連接，5個整流部件Al、A2、A3、A4和A5的輸出端并聯(lián)形成發(fā)電機(jī)的輸出端，可以在改輸出端連接負(fù)載401。在5個發(fā)電部件的6個電極層上覆蓋摩擦層(圖中未示出)，將發(fā)電部件與工作時的液體環(huán)境隔離開。以連續(xù)水流從發(fā)電機(jī)的摩擦層上流過為例，當(dāng)液體依次經(jīng)過覆蓋在電極層201、202、203、204、205和206上的摩擦層時，與摩擦層發(fā)生摩擦使液體和摩擦層表面帶有電荷，隨著液體的移動順序經(jīng)過每個發(fā)電部件的兩個電極層時，液體中的離子依次屏蔽每個電極層對應(yīng)的摩擦層表面的電荷，使摩擦層表面帶有的電荷對兩個電極層中電子的靜電作用不同，導(dǎo)致發(fā)電部件的兩個電極之間有感應(yīng)電荷流動。由于在液體靠近和離開發(fā)電部件時，產(chǎn)生的電流方向相反，在每個發(fā)電部件上連接一個整流部件，將發(fā)電部件產(chǎn)生的交流電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?。流動的液體或者液滴滑過發(fā)電機(jī)的摩擦層，可以使發(fā)電機(jī)的多個發(fā)電部件同時或者不同時產(chǎn)生電信號。本實施例的發(fā)電機(jī)，將多個發(fā)電部件的輸出信號各自通過整流部件整流為直流信號后并聯(lián)作為發(fā)電機(jī)的輸出信號，可以收集液體流動或者液滴滑動的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，可以在河流、海岸等存在液體流動或者波動的地方大面積應(yīng)用，也可以在雨水等液滴環(huán)境中應(yīng)用。
[0084]本實施例中，在每個發(fā)電部件的電極層上連接整流部件，并且將整流部件的輸出端進(jìn)行并聯(lián)是優(yōu)選的實施方式，在其他實施方式中，也可以不包括整流部件，僅是多個發(fā)電部件順序排列，這樣的發(fā)電機(jī)，每個發(fā)電部件可以單獨(dú)工作。也可以在每個發(fā)電部件連接一個整流部件，將每個發(fā)電部件的輸出信號整流為直流信號單獨(dú)輸出，而不進(jìn)行并聯(lián)連接。
[0085]優(yōu)選的，每個發(fā)電部件中電極層的寬度范圍lOum-lOcm，兩個電極層的間隔的寬度優(yōu)選為 10nm_5cm,更優(yōu)選 0.1 μ m_lcm。
[0086]下面以一個具體發(fā)電機(jī)的例子說明本發(fā)明的發(fā)電機(jī)可以收集流動液體的能量進(jìn)行發(fā)電。
[0087]使用有機(jī)玻璃作為襯底，采用物理氣相沉積(PVD)方法在有機(jī)玻璃襯底上沉積6個平行等距排列的長條狀Cu薄膜層作為5個發(fā)電部件的電極層，每個電極層的長為20cm寬為6mm,厚度為200nm,相鄰兩個電極層的間隔為1mm。使用容易得到電子的高分子聚合物材料FEP制備摩擦層，將厚度為75微米的摩擦層材料FEP緊貼在6個平行的Cu薄膜層上，將6個Cu薄膜層分別用導(dǎo)線引出后用epoxy涂在摩擦層材料的邊緣，使摩擦層材料和襯底將6個電極層密封，使電極層與液體環(huán)境隔離以提高發(fā)電機(jī)器件的水密性。并且采用等離子刻蝕方法在FEP薄膜與液體接觸的表面上制備垂直表面的納米線陣列，提高摩擦層FEP表面的疏水性。參照圖5，將相鄰兩個電極層(一個發(fā)電部件)引出的導(dǎo)線連接至一個橋式整流器，將5個橋式整流器的輸出端進(jìn)行并聯(lián)后連接一個電流表。水流沿著與發(fā)電機(jī)的摩擦層成30°角從發(fā)電機(jī)上流過，摩擦層與水流互相摩擦使摩擦層表面帶有電荷，水流中的離子將依次屏蔽兩個電極層對應(yīng)的摩擦層表面的電荷，使摩擦層表面帶有的電荷對兩個電極層中電子的靜電作用不同。圖7為測量水流從靠近第一個電極層至完全離開電極層過程中發(fā)電機(jī)的短路電流，可以看出，發(fā)電機(jī)有兩個發(fā)電過程，分別對應(yīng)發(fā)電機(jī)和水的一次作用，發(fā)電機(jī)輸出的短路電流約為8 μ A。
[0088]本發(fā)明各實施例提供的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可以在湖泊、海岸等地方進(jìn)行大面積鋪設(shè)，用于收集利用水波動或者流動的機(jī)械能。另外，本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)也可以應(yīng)用在小面積水域中，例如在水槽中的水，通過水槽的晃動使水波動或者發(fā)電機(jī)的移動，形成水相對發(fā)電機(jī)的波動，將水波動的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>[0089]實施例四:
[0090]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用在液體中的發(fā)電方法，應(yīng)用上述任意一款發(fā)電機(jī)，結(jié)合圖1說明上述的發(fā)電方法，液體波動或者流動與發(fā)電機(jī)的摩擦層