(57)【要約】【課題】摩擦帯電層には電極に電位差を誘起する誘電体としての機能もあり、ここに着目して、同じ帯電量であっても、電位差を増やすことで実際に電極に流れ込む電荷量を増加するという観点での検討は十分になされていなかった。本願は、高い発電能を示す摩擦発電機を提供することを課題とする。【解決手段】互いに対向するように設けられた帯電部材を含む摩擦発電機であって、該帯電部材の少なくとも１つは、電極、誘電体層及び最表層を有し、該誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものである摩擦発電機を用いて解決する。【選択図】図１
2019193495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように設けられた帯電部材を含む摩擦発電機であって、
該帯電部材の少なくとも１つは、電極、誘電体層及び最表層を有し、
該誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものである、摩擦発電機。
【請求項２】
前記誘電体層の比誘電率（εDI）が５以上である、請求項１に記載の摩擦発電機。
【請求項３】
前記誘電体層の膜厚をｄDI、最表層の膜厚をｄSfとすると、ｄSf／ｄDI＜１である、請求項１又は２に記載の摩擦発電機。
【請求項４】
ｄDIが、１０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦発電機。
【請求項５】
ｄSfが、１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦発電機。
【請求項６】
前記誘電体層と前記最表層が同じポリマーを含むものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、摩擦帯電型の発電機に関して検討がなされている。摩擦発電機は、２つの帯電体の摩擦時に発生する帯電電荷により生じる電位差を利用して外部負荷に電流を流す事で、電気エネルギーを発生させるものである。
摩擦発電機の出力は、摩擦により生じる帯電電荷量、及びその帯電電荷により電極間に発生する電位差により決定する。
帯電電荷量を増加する方法として、摩擦帯電層として複合化材料を用いる・積層化するなどの例が報告されている。特許文献１には、電極及び摩擦電気物質層の間に、シラン基やシラノール基を含む自己集合単層を設けることで、電極の表面特性を変更し、摩擦電気物質層との摩擦によって生成される電気エネルギーの量を増加させることが示されている。
また、非特許文献１には、摩擦帯電層にアルミナ粒子を含有させる事で、摩擦帯電層の帯電特性を改良することが示されている。
非特許文献２には、帯電層であるポリフッ化ビニリデン層の下に、ポリスチレン層及びカーボンナノチューブ層を挿入した構造を用いて摩擦発電を行い、電流量が増加したことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２２６２７６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Sequential Infiltration Synthesis of Doped Polymer Films with Tunable Electrical Properties for Efficient Triboelectric Nanogenerator Development, Advanced Materials, 2015, 27(33), pp 4938-4944
【非特許文献２】Dynamic Behavior of the Triboelectric Charges and Structural Optimization of the Friction Layer for a Triboelectric Nanogenerator , ACS Nano ,2016,10（6）,pp 6131-6138
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いずれの先行技術も、摩擦帯電層の「帯電」という役割に着目し、その帯電量を増加する事に主眼を置いている。しかしながら、摩擦帯電層には電極に電位差を誘起する誘電体としての機能もあり、ここに着目して、同じ帯電量であっても、電位差を増やすことで実際に電極に流れ込む電荷量を増加するという観点での検討は十分になされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、摩擦帯電層の誘電体としての役割に着目して検討した結果、摩擦発電機の少なくとも１つの帯電部材が誘電体層と最表層を有し、誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものであることで、摩擦発電機が高い発電能を示すことを見出した。
即ち、本発明の要旨は、以下に存する。
【０００７】
[１] 互いに対向するように設けられた帯電部材を含む摩擦発電機であって、
該帯電部材の少なくとも１つは、電極、誘電体層及び最表層を有し、
該誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものである、摩擦発電機。
[２]前記誘電体層の比誘電率（εDI）が５以上である、[１]に記載の摩擦発電機。
[３]前記誘電体層の膜厚をｄDI、最表層の膜厚をｄSfとすると、ｄSf／ｄDI＜１である、[１]又は[２]に記載の摩擦発電機。
[４]ｄDIが、１０μｍ以上５００μｍ以下である、[１]〜[３]のいずれかに記載の摩擦発電機。
[５]ｄSfが、１μｍ以上１００μｍ以下である、[１]〜[４]のいずれかに記載の摩擦発電機。
[６]前記誘電体層と前記最表層が同じポリマーを含むものである、[１]〜[５]のいずれかに記載の摩擦発電機。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い発電能を示す摩擦発電機が提供される。
【０００９】
本発明は、互いに対向するように設けられた帯電部材を含む摩擦発電機であって、該帯電部材の少なくとも１つは、電極と、誘電体層及び最表層を有し、該誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る摩擦発電機の概略構成図である。
【図２】他の実施形態による摩擦発電機の概略構成図である。
【図３】他の実施形態による摩擦発電機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明について詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施の形態の一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
【００１２】
本発明は、互いに対向するように設けられた帯電部材を含む摩擦発電機であり、該帯電部材の少なくとも１つは、電極、誘電体層及び最表層を有し、該誘電体層はマトリクス及び粒子を有し、該粒子の比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものである。
【００１３】
本発明の帯電部材は、電極と誘電体層と最表層を有していれば特に限定はされないが、さらに他の層を有していてもよい。また、誘電体層に含まれるマトリクスが表面に偏在することで最表層となったものも、誘電体層と最表層を具備しているものとする。
また、最表層とは、該帯電部材に対向するように設けられたもう１つの帯電部材側の最表の層のことを差す。
互いに対向するように設けられた帯電部材は、摩擦発電を行う際に、それぞれ正負を帯びた帯電部材となる。電極と少なくとも１つの誘電体層と最表層を有する帯電部材は、正負のどちらであってもよい。
【００１４】
本発明の摩擦発電機が高い発電能を有する理由は定かではないが、以下が考えられる。
摩擦発電機は、電極と誘電体層からなる一組の帯電部材が対向した構造をしており、帯電部材の誘電体層の表面が接触と離反を繰り返す際に、その表面層が互いに反対の極性に帯電する。誘電体層が接触している時には正負の電荷が外部に形成する電場が打ち消し合うために、誘電体層よりも外側にある電極間の電位差は等しい。誘電体層同士が離れると、両電極間に電位差が生じる。両電極間を負荷抵抗を介して電気的に接続すると、この接続部を通って電荷が流れる。電荷は電極間の電位差がゼロになるまで流れ、この流れがすなわち電流となる。流れる電荷量は、誘電体層の表面に蓄積している電荷量よりも小さく、以下の式に従う。
【００１５】
【数１】
2019193495.tif 000003
【００１６】
ここで、σ‘は電極間を流れる電荷量（通電電荷量）、σは帯電部材の表面に蓄積している電荷量（帯電電荷量）、ｄは誘電体層間のギャップ、ｔpは正の誘電体層の膜厚、ｔnは負の誘電体層の膜厚、εrpは正の誘電体層の誘電率、εrnは負の誘電体層の誘電率である。すなわち、誘電体層の膜厚が薄く、誘電体層の誘電率が高い方が、誘電体層表面の電荷により電極に誘起される電場の強さが大きくなり、その結果、流れる電荷量が多くなる事を示している。したがって、誘電体層の誘電率は高い方が好ましいと考えられる。誘電体層の誘電率を高めるためには、誘電体層に誘電率の高い粒子を分散させる方法がある。
一方、我々が電場解析シミュレータＰＨＯＴＯ−ＶＯＬＴを用いて計算した表面電位計算によると、高誘電率の層の中で誘電率に分布があると表面電位は不均一になり、誘電率の高い領域の近傍において表面電位が高くなる。このような局所的な高電位領域は、気中への放電の要因となる。気中への放電は、放電限界電圧を超えると起きるため、誘電率の高い領域近傍で放電がより起こりやすくなると考えられる。一方、電極上の高誘電率層の表面を誘電率の低い均一な最表層で覆うと、その表面電位は均一となり、気中への放電が抑制されると考えられる。
また、粒子が分散した誘電体層の表面は凹凸が大きいと考えられ、誘電体層同士が接触した際の接触面積の低下につながる。最表層の付与は、表面凹凸を平坦化することで接触面積を向上し、より効果的に帯電を起こすことにも寄与する。
さらに、粒子が分散した誘電体層は硬く、誘電体層同士が接触した際に変形する事が難しいと考えられるが、表面に最表層を有する場合には、これが変形する事で良好な接触界面を形成する事ができると考えられる。
【００１７】
[誘電体層]
本発明の誘電体層は、マトリクス及び粒子を有する。該粒子は、比誘電率が該マトリクスの比誘電率より高いものである。本発明の誘電体層はマトリクス及び粒子以外の添加剤等を有していてもよい。
【００１８】
マトリクスと粒子の比誘電率の比は特には限定されず、適宜調整することができる。
誘電体層中のマトリクス及び粒子の含有量及び含有比は特に限定されない。
マトリクスは、１０体積％以上が好ましく、２０体積％以上がより好ましく、９０体積％以下が好ましく、８０体積％以下がより好ましい。一方、粒子は、１０体積％以上が好ましく、２０体積％以上がより好ましく、９０体積％以下が好ましく、８０体積％以下がより好ましい。これらの範囲であることで、マトリクスにより膜の形状を維持しつつ、粒子による高誘電率化の効果を得る事ができる傾向にある。
【００１９】
誘電体層の膜厚（ｄDI）は、好ましくは１０μｍ以上であり、より好ましくは２０μｍ以上である。また、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以下である。上記上限値以下であることで、帯電電荷により電極に誘起される電場が維持され、発電量の減少を抑制できる傾向にある。また、上記下限値以上であることで、帯電電荷が拡散して電極に到達して消失すること及び電気的な短絡が発生することを抑制できる傾向にある。
【００２０】
（粒子）
本発明の粒子は、具体的には酸化チタンや酸化亜鉛などの金属酸化物、チタン酸バリウムなどのセラミクスが挙げられる。
粒子の比誘電率は特に限定されないが、１０以上であることが好ましく、３０以上であることがより好ましい。また、上限はなく、高い方が好ましい。これらの範囲であることで、誘電率層が高誘電化し、電極に誘起される電場強度を高くすることができる傾向にある。
【００２１】
（マトリクス）
本発明のマトリクスは、粒子を分散する機能を有する。マトリクスは高誘電率の粒子を分散したフィルムや膜を形成できる材料であれば特に限定されないが、例えば各種のポリマーが挙げられる。具体的には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン・ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、セルロースなどである。
また、マトリクスの比誘電率は特に限定されず、適宜調整することができる。
【００２２】
（比誘電率）
本発明における誘電体層の比誘電（εDI）は、好ましくは５以上であり、より好ましくは８以上である。また、上限はなく高い方が好ましい。
比誘電率は、被測定材料の層の両面に電極を形成して平行平板キャパシタを作製し、キャパシタの電気容量Ｃを測定することで、以下の式から計算することができる。
Ｃ＝ε0・εr・Ａ／ｄ
ここで、εrは比誘電率、ε0は真空の誘電率、Ａはキャパシタの面積、ｄは被測定材料の層の膜厚である。キャパシタの電気容量は、ＬＣＲメータ、インピーダンスアナライザなどで測定する事が出来る。
【００２３】
[最表層] 
本発明における最表層とは、摩擦発電時に帯電体を摩擦させる面のことを表す。
本発明の最表層は、帯電性を有する材料であれば特に限定されないが、ポリマー、非金属物質等が挙げられる。具体的には、ポリマーでは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂；
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂；
ポリイミド；
ポリ塩化ビニル；
ポリスチレン；
ポリエチレン・ポリプロピレンなどのポリオレフィン；
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂；
ポリカーボネート樹脂；
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂；
ナイロンなどのポリアミド樹脂；
セルロース；が挙げられる。
また、非金属物質では、シリカやアルミナなどの酸化物などが挙げられる。
【００２４】
最表層の膜厚（ｄSf）は、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは２μｍ以上である。また、好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ以下である。上記上限値以下であることで、帯電電荷により電極に誘起される電場が大きくなり、発電量が維持、増大する傾向にある、また、上記下限値以上であることで、誘電体層の表面を均一に覆う事ができる傾向にある。
【００２５】
最表層は弾力があり、変形しやすい材料である事が好ましい。このような最表層は対向する誘電体層と接触した時に変形して接触面積を増加する事が出来、帯電量を向上に寄与する。最表層に用いる材料のヤング率は、好ましくは８ＧＰａ以下、より好ましくは５ＧＰａ以下である。
【００２６】
最表層の比誘電率（εSf）は特に限定されないが、好ましくは１以上であり、より好ましくは１．５以上である。また、上限は特に限定されないが、好ましくは８以下であり、より好ましくは５以下である。最表層の比誘電率の測定方法は、誘電体層と同一である。
【００２７】
[誘電体層と最表層の組み合わせ]
誘電体層及び最表層の組み合わせは、本発明の効果を大きく損なわない範囲であれば特に限定されない。誘電体層上に直接最表層が製膜されている場合、両層が同じポリマーを含有すると、両層の密着性が高くなり、好ましい。
【００２８】
誘電体層と最表層の膜厚の比は特に限定されないが、最表誘電体層の静電誘導効果がより向上することから、好ましくはｄSf／ｄDI＜１であり、より好ましくはｄSf／ｄDI＜０．２であることが好ましい。
また、誘電体層と最表層の比誘電率の関係も特に限定されないが、εDI＞εSf であることが好ましい。
【００２９】
本発明の摩擦発電機が含有する帯電部材の少なくとも１つは、電極と、少なくとも１つの誘電体層と最表層を有すればよく、もう１方の帯電部材（以下、第２の帯電部材と表す場合がある。）は電極を有していれば特に限定されない。例えば、電極が誘電体層を兼ねていてもよく、電極と、少なくとも１つの誘電体層と最表層を有していてもよい。
第２の帯電部材における誘電体層の材料は、帯電性を有する材料であれば特に限定されないが、ポリマーや非金属物質等が挙げられる。
具体的には、ポリマーでは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン・ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、セルロースが挙げられる。
非金属物質では、シリカやアルミナなどの酸化物などが挙げられる。
【００３０】
[電極]
本発明の摩擦発電機が含有する電極は、高い電気導電性を有する材料であれば特に限定されず、好適に用いることができる。
例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、鉄、クロム、モリブデン、インジウムなどの金属であり、それら金属の合金も用いることができる。高い電気導電性を有する物であれば、金属でなくとも構わない。例えば、ドープされたシリコンなどの半導体材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属酸化物、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳなどの導電性高分子も用いることができる。
【００３１】
[誘電体層の製造方法] 
誘電体層は、高誘電率の粒子がマトリクス中に分散したフィルムまたは薄膜を形成する様々な方法により作製する事ができる。例えば、熱プレス・押し出し機・延伸などの工程、スピンコート・バーコート・ダイコートなどの溶液工程などである。
【００３２】
最表層は、誘電体層の上に薄膜を形成する様々な方法により作製する事ができる。例えば、スピンコート・バーコート・ダイコート等の溶液工程などが挙げられる。真空中で加熱する事で気化する材料であれば、真空蒸着などの物理的な蒸気蒸着工程で形成されてもよい。また、薄膜フィルムとして準備された最表層を、粘着層を介して誘電体層上に貼り合せることもできる。
【００３３】
[その他]
本発明の摩擦発電機における２つの帯電部材は、それぞれ電極と帯電層が、何らかの基板の上に形成された状態で提供されてもよい。この時、電極と帯電層は、電極を基板側にして、帯電する層を基板とは反対側に向けて基板上に形成される。各帯電部材は、粘着層を介して基板に貼り合されていてもよいし、基板上に直接製膜されていてもよい。基板には、ガラス・樹脂・金属・シリコンなどを用いることができる。基板が導電性を有する場合には、基板が帯電部材の電極を兼ねていてもよい。
【００３４】
以下、図を用いて、本発明の実施形態の例を示すが、本発明がこれらの形態に限定されるわけではない。
【００３５】
図１は一実施形態による摩擦発電機１の概略構成図である。
図１を参照すれば、摩擦発電機１は、第一電極１１１と、少なくとも一つの誘電体層１１２と最表層１１３を有する第一帯電部材１１０と、第一帯電部材と接触・離反を繰り返す事で反対の極性に帯電する第二帯電部材１２０を有する。第二帯電部材１２０は第二電極１２１と誘電体層１２２を有する。
【００３６】
図２は、他の実施形態による摩擦発電機の概略構成図である。図１の構成要素と実質的に同じである構成要素については説明を省略する。
【００３７】
図２を参照すれば、摩擦発電機２は、第一電極２１１と、少なくとも一つの誘電体層２１２と最表層２１３を有する第一帯電部材２１０と、第一帯電部材と接触・離反を繰り返す事で反対の極性に帯電する第二帯電部材２２０を有する。第二帯電部材２２０は第二電極２２１が帯電層を兼ねている。
【００３８】
図３は、他の実施形態による摩擦発電機の概略構成図である。図３の構成要素と実質的に同じである構成要素については説明を省略する。
【００３９】
図３を参照すれば、摩擦発電機３は、接触・離反を繰り返す事で互いに反対の極性に帯電する第一帯電部材３１０と第二帯電部材３２０を有する。第一帯電部材３１０は、第一電極３１１と、少なくとも一つの誘電体層３１２と最表層３１３を有する。第二帯電部材３２０は、第二電極３１２と、少なくとも一つの誘電体層３２２と最表層３２３を有する。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
【００４１】
＜膜厚の測定＞
材料の誘電率を見積もる為には、誘電体層の膜厚の値が必要となる。また、摩擦発電機の出力は摩擦帯電層の膜厚に依存する為、異なる摩擦発電機の出力の良し悪しを比較するためにも膜厚の情報が必要となる。
層の膜厚は、電子マイクロメーター（アンリツ社製ＫＧ３００１Ａ）を用いて測定した。この装置の測定誤差は０．１μｍであった。
【００４２】
（実施例１）
トルエン８．６７ｇ中に、ＰＭＭＡ２．１７ｇを溶解して組成物１を調製した。チタン酸バリウム粒子１９．５ｇを、１０．８４ｇの組成物１中に分散して組成物２を調製した。組成物２におけるＰＭＭＡとチタン酸バリウムの重量比は１：９である。基材として、ＰＥＴフィルム上にアルミニウムが蒸着されたフィルムであるＡｌＰＥＴフィルムを用いた。ＡｌＰＥＴフィルムのアルミニウムを、摩擦発電機を形成する際の電極として用いた。組成物２を、ＡｌＰＥＴフィルムのアルミニウム上に、バーコーターにより塗布し、室温で１時間以上乾燥した。これにより、高誘電率粒子を含有する誘電体層としての層１を形成した。
次に、組成物１を、先のＡｌＰＥＴフィルム上の層１の上にバーコーターにより塗布し、室温で１時間以上乾燥する事で、最表層としての層２を形成した。このフィルムを２５ｍｍ幅に裁断し、フィルムのＡｌＰＥＴ側を、両面粘着テープを介して２５ｍｍ×７５ｍｍのスライドガラス上に貼り付け、正帯電部材１を形成した。
厚さ１００μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムの片面に、アルミニウムを真空蒸着した。このアルミニウムは、摩擦発電機を形成する際のもう一方の電極として用いられる。このフィルムを２５ｍｍ幅に裁断し、そのアルミニウム膜側を、両面粘着テープを介して２５ｍｍ×７５ｍｍのスライドガラス上に貼り付け、負帯電部材１を形成した。
正帯電部材１の最表層側と負帯電部材１のＰＴＦＥフィルム側を、接触した時の接触面積が２５ｍｍ×２５ｍｍとなるように対向させることで、接触・離反の繰り返しにより摩擦発電機として機能する、２５ｍｍ2の発電面積を有する摩擦発電機１を形成した。
【００４３】
（比較例１）
実施例１における層１までを形成したＡｌＰＥＴフィルムのＡｌＰＥＴ側を、両面粘着テープを介してスライドガラス上に貼り付け、正帯電部材２を形成した。この正帯電部材２と、実施例１に用いたものと同じ負帯電部材１とを、実施例１と同じように対向させることで、摩擦発電機２を形成した。
【００４４】
（比較例２）
比較例１における層１の代わりに、実施例１で用いた組成物２をバーコーターにて成膜した層２を用いた以外は比較例１と同様にして、正帯電部材３を形成した。この正帯電部材３と、実施例１に用いたものと同じ負帯電部材１を、実施例１と同じように対向させることで、摩擦発電機３を形成した。
【００４５】
＜摩擦発電の電流値の測定＞
負帯電部材のスライドガラス基板側を、リニアアクチュエータのヘッドに粘着テープで固定し、負帯電部材のフィルム側と正帯電部材の成形体を対向して設置した。リニアアクチュエータを往復運動させて、負帯電部材のフィルム表面と正帯電部材の成形体表面の接触・離反を繰り返した。この時、負帯電部材の電極と正帯電部材の電極の間に流れる電流を、エレクトロメータ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社  モデル６５１７）によって測定した。  エレクトロメータのアナログアウトプットをオシロスコープ（ＬｅＣｒｏｙ社４２Ｘｓ）に出力する事で電流の経時変化をモニターして、接触時のピーク電流を測定した。
【００４６】
＜膜厚に関する補正係数の計算＞
摩擦発電機の出力は摩擦帯電層の膜厚に依存する。摩擦発電層の膜厚が異なる摩擦発電機の出力を比較する為、膜厚差を考慮した電流の補正係数を計算した。各摩擦発電機の電流値に、対応する膜厚に対する補正係数を乗じて補正ピーク電流を計算した。この値を表１に示す。
【００４７】
＜比誘電率の測定＞
ＡｌＰＥＴのアルミニウム電極の上に、実施例１で用いた組成物１、組成物２をそれぞれバーコーターにより塗布し、層１、層２を形成した。これらの塗布層の上に、アルミニウム電極を直径１ｃｍの円状に真空蒸着して、平行平板キャパシタを作製した。平行平板キャパシタの電気容量を、インピーダンスアナライザ（Ｓｏｌａｔｒｏｎ社１２９６／１２６０）を用いて測定した。電気容量と膜厚から、以下の式に従って、層１または層２の比誘電率εｒを見積もった。
Ｃ＝ε0・εr・Ａ／ｄ
ここで、εrは比誘電率、ε0は真空の誘電率、Ａはキャパシタの面積、ｄはフィルムの膜厚である。その結果、層１、層２の比誘電率はそれぞれ３２．７、２．８１であった。
【００４８】
【表１】
2019193495.tif 000004
【００４９】
比較例１の誘電体層である層１よりも、比較例２の誘電体層である層２の方が誘電率が高い事から、比較例２の方が大きな電流値が期待される。しかしながら、表１において、比較例１に対して比較例２の方が低い電流値を示している。これは層２の表面凹凸の大きさや柔軟性の低さなどに起因して、摩擦発電時に負に帯電する帯電部材との接触面積が小さくなる事、及び層２に含有されるチタン酸バリウムがＰＭＭＡよりも高い吸湿性を有するために帯電電荷が消失しやすい事などが考えられる。
一方、層２を最表層に有する実施例１では、比較例１、２のいずれよりも高い電流値が得られていることが分かった。
【符号の説明】
【００５０】
１、２、３ 摩擦発電機 
１０、２０、３０  電気的負荷
１１０、２１０、３１０  第一帯電部材
１１１、２１１、３１１  第一電極
１１２、２１２、３１２ 誘電体層
１１３、２１３、３１３、３２３  最表層
１２０、２２０、３２０  第二帯電部材
１２１、２２１、３２１  第二電極
１２２、３２２  誘電体層
【図１】
2019193495.tif 000005
【図２】
2019193495.tif 000006
【図３】
2019193495.tif 000007