本申请涉及新能源，尤其涉及一种滚动式直流摩擦伏特发电机及应用。
背景技术：
1、大多数材料相互摩擦时，总会出现摩擦起电和静电感应两种普遍存在的物理现象，由于不同材料的电子亲和力不同，会带有极性相反的摩擦电荷，能够感应电势差，引起电荷的转移，形成交流电输出，即摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator，简称teng)。摩擦纳米发电机为有效收集机械能提供了一个全新的模式，能够将包括人体活动，振动，机械触发，风能，水能等诸多形式的能量转化为电能，实现自供电。近年来，摩擦纳米发电机在表面改性、材料选择等方法下不断优化，已经成为一种便捷获取能源的方式。
2、半导体材料具有优良的光电特性，使其摩擦起电还具有独特的性质。如金属与半导体相互摩擦(肖特基结)，两个材料的接触界面在机械摩擦的作用下发生化学键的断裂以及新化学键的形成，并释放能量，激发半导体界面的电子-空穴对。在肖特基结形成的内建电场的作用下，摩擦激发的电子-空穴对分离，并通过外接电路形成直流电输出。这种产生电信号输出的现象称为摩擦伏特效应。
3、多数teng采用的是双电极滑动或垂直分离模式将环境周围的机械能转化为电信号输出，严重损耗摩擦材料的质量和释放大量的热量，机械能的转换效率较低且影响发电机的输出性能以及使用寿命。
4、除了作为储能器件，摩擦纳米发电机还能够用作自供能传感器来检测机械信号。其中，能够利用开路电压信号来进行静态测量，利用短路电流来进行动态测量。这种机械传感器不需要外部电源驱动，而是依靠机械触发所产生的电学输出作为检测信号。此类自驱动传感器需要机械接触才能产生电信号，无法对光、温度等非接触的信号进行检测，限制了自驱动传感器的应用场景。
技术实现思路
1、本申请提供一种滚动式直流摩擦伏特发电机及应用，以解决目前摩擦纳米发电机当前摩擦方式严重损耗摩擦材料的质量和释放大量的热量，机械能的转换效率较低且影响发电机的输出性能以及使用寿命的问题；本申请的摩擦纳米发电机还可作为检测多种信号的传感器，实现器件的自供能传感，丰富了器件的多功能传感以及器件的应用场景。
2、第一方面，本申请提供一种滚动式直流摩擦伏特发电机，所述发电机从上至下依次包括滚轮电极层、摩擦层、正电极层以及衬底层；所述摩擦层包括钙钛矿材料，所述发电机基于摩擦伏特效应将摩擦机械能转化为直流电信号输出。
3、在部分可能的实现方式中，所述正电极层的正极材料为氧化铟锡。
4、在部分可能的实现方式中，所述摩擦层的厚度为600 ~ 700 nm。
5、在部分可能的实现方式中，所述发电机还包括光源，所述光源设在所述摩擦层的正下方，所述发电机基于光生伏特效应形成光电流输出。
6、在部分可能的实现方式中，所述摩擦层包括但不限于化学通式为abx3的钙钛矿材料，如双钙钛矿、全无机钙钛矿、卤化物钙钛矿、氧化物钙钛矿等。其中a包括但不限于铯、甲基铵等元素，b包括但不限于铅、锡等元素，x包括但不限于氧、卤族离子等元素；滚轮电极层中负极材料包括但不限于铜、银、铁、铝、c、mxene、石墨烯等。
7、在部分可能的实现方式中，所述摩擦层为多层薄膜结构，所述摩擦层从上至下依次为钙钛矿薄膜以及聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
8、在部分可能的实现方式中，所述滚动式直流摩擦伏特发电机的制备方法包括：
9、制备钙钛矿薄膜，以及，对所述钙钛矿薄膜进行钝化；
10、将钝化后的所述钙钛矿薄膜经过预处理得到摩擦层，以及，将所述摩擦层与正极材料连接得到正极部分；
11、制备负极部分；
12、基于正极部分以及负极部分组装滚动式直流摩擦伏特发电机。
13、在部分可能的实现方式中，制备钙钛矿薄膜，以及，对所述钙钛矿薄膜进行钝化包括：
14、准备氧化铟锡电极以及钙钛矿前驱体溶液；
15、采用旋涂法在所述氧化铟锡电极上滴加所述钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿薄膜；
16、将2-苯乙胺氢碘酸盐溶液滴加在所述钙钛矿薄膜上通过旋涂法进行钝化；其中，转速为4000 ~ 5000 rmp，旋转时间为50 ~ 60 s。
17、第二方面，本申请提供一种滚动式直流摩擦伏特发电机在温度传感电子器件应用，所述滚动式直流摩擦伏特发电机为第一方面所述的滚动式直流摩擦伏特发电机。
18、第三方面，本申请提供一种滚动式直流摩擦伏特发电机在柔性电子器件应用，所述滚动式直流摩擦伏特发电机为第一方面所述的滚动式直流摩擦伏特发电机。
19、由以上内容可知，本申请提供一种滚动式直流摩擦伏特发电机及应用，所述发电机从上至下依次包括滚轮电极层、摩擦层、正电极层以及衬底层；所述摩擦层包括钙钛矿半导体材料，所述发电机基于摩擦伏特效应将摩擦机械能转化为直流电信号输出。贴附负极材料的滚轮电极层，在摩擦层的钙钛矿薄膜上进行周期性的机械滚动，基于摩擦伏特效应，将摩擦机械能转化为电能，从而产生电信号输出。本申请提供的滚动式直流摩擦伏特发电机采用滚动模式，有效减少摩擦材料的损耗和热能的耗散，延长发电机的使用寿命。同时，滚动式直流摩擦伏特发电机对微弱光及温度信号敏感，能够对两种信号进行检测，实现器件的自供能传感，丰富了器件的应用场景。
1.一种滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述发电机从上至下依次包括滚轮电极层、摩擦层、正电极层以及衬底层；所述摩擦层包括钙钛矿材料，所述发电机基于摩擦伏特效应将摩擦机械能转化为直流电信号输出。
2.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述正电极层的正极材料为氧化铟锡。
3.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述摩擦层的厚度为600 ~ 700 nm。
4.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述发电机还包括光源，所述光源设在所述摩擦层的正下方，所述发电机基于光生伏特效应形成光电流输出。
5.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述摩擦层为化学通式为abx3的钙钛矿材料，包括双钙钛矿、全无机钙钛矿、卤化物钙钛矿、氧化物钙钛矿；其中a包括铯、甲基铵元素，b包括铅、锡元素，x包括氧、卤族离子元素；滚轮电极层中负极材料包括铜、银、铁、铝、c、mxene、石墨烯。
6.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述摩擦层为多层薄膜结构，所述摩擦层从上至下依次为钙钛矿薄膜以及聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
7.根据权利要求1所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，所述滚动式直流摩擦伏特发电机的制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的滚动式直流摩擦伏特发电机，其特征在于，制备钙钛矿薄膜，以及，对所述钙钛矿薄膜进行钝化包括：
9.一种滚动式直流摩擦伏特发电机在温度传感电子器件应用，其特征在于，所述滚动式直流摩擦伏特发电机为权利要求1-8任一项所述的滚动式直流摩擦伏特发电机。
10.一种滚动式直流摩擦伏特发电机在柔性电子器件应用，其特征在于，所述滚动式直流摩擦伏特发电机为权利要求1-8任一项所述的滚动式直流摩擦伏特发电机。
