一种复合电容结构及其制备方法与应用

1.一种复合电容结构，依次包括第一导电层、第一绝缘层、第二导电层、第二绝缘层、第三导电层、第三绝缘层以及第四导电层；其中第一电容结构包含所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层；第二电容结构包含所述第二导电层、所述第二绝缘层和所述第三导电层；第三电容结构包含所述第三导电层、所述第三绝缘层以及所述第四导电层；其特征在于：所述第二电容结构中具有初始电量，所述第二电容结构中的所述第二导电层、所述第二绝缘层和/或所述第三导电层可以相对移动从而改变所述第二电容结构的电容。 2.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述导电层包括具有导电性能的无机材料和/或有机材料。 3.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述导电层包括金属材料、导电碳材料、导电复合氧化物、导电陶瓷、导电聚合物或其组合。 4.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述导电层包括石墨、金、银、铜、铁、铝或合金材料。 5.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括真空、气体、液体和/或固体材料。 6.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括空气、氮气、稀有气体、矿物油、合成油、介电陶瓷和/或类金刚石材料。 7.如权利要求6所述复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括空气、类金刚石材料。 8.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：任一所述绝缘层的厚度为0.5nm-50μm。 9.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：任一所述绝缘层的厚度为0.5nm-100nm。 10.如权利要求1所述复合电容结构，其特征在于：所述第二导电层或所述第三导电层在其与所述第二绝缘层接触的表面上形成保护层。 11.如权利要求10所述复合电容结构，其特征在于：所述第二导电层和所述第三导电层在其与所述第二绝缘层接触的表面上均形成保护层。 12.如权利要求1-11任一项所述复合电容结构的制备方法，其特征在于，包括：提供所述第一导电层，在所述第一导电层之上形成所述第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成所述第二导电层，从而得到所述第一电容结构；提供所述第四导电层，在所述第四导电层之上形成所述第三绝缘层，在所述第三绝缘层上形成所述第三导电层，从而得到所述第三电容结构；提供所述第二绝缘层；将所述第一电容结构，所述第二绝缘层与所述第三电容结构复合得到复合电容结构。 13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述第二导电层或所述第三导电层在其与所述第二绝缘层接触的表面上形成保护层。 14.如权利要求13所述制备方法，其特征在于：所述第二导电层和所述第三导电层在其与所述第二绝缘层接触的表面上均形成保护层。 15.一种超润滑复合电容结构，其特征在于：包括如权利要求1-11任一所述复合电容结构，所述第二导电层和/或所述第三导电层在其与所述第二绝缘层接触的表面上设置超润滑材料层，从而形成超润滑的表面。 16.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述超润滑材料包括二维材料。 17.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述超润滑材料包括石墨、石墨烯、六方氮化硼、二硫化钼、二硒化钼、氟化石墨烯、二硫化钨、二硒化钨、铋、钼或云母。 18.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述超润滑材料为单层石墨烯。 19.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括固体材料。 20.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括介电陶瓷、绝缘聚合物材料或绝缘涂料。 21.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括特氟龙。 22.如权利要求15所述超润滑复合电容结构，其特征在于：所述绝缘层材料包括类金刚石材料。 23.如权利要求15-22任一项所述超润滑复合电容结构的制备方法，其特征在于，包括：提供所述第二导电层，在所述第二导电层之上形成所述第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成所述第一导电层，在所述第二导电层上形成第一超润滑材料层，从而得到所述第一电容结构；提供所述第三导电层，在所述第三导电层之上形成所述第三绝缘层，在所述第三绝缘层上形成所述第四导电层，从而得到所述第三电容结构；提供所述第二绝缘层；将所述第一电容结构，所述第二绝缘层与所述第三电容结构复合得到复合电容结构。 24.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述第一电容结构的制备方法为：在二维超润滑材料表面镀所述第二导电层，在所述第二导电层之上镀所述第一绝缘层，在所述第一绝缘层上镀所述第一导电层，对所得复合层状结构进行刻蚀，得到所需形状和尺寸的所述第一电容结构。 25.如权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述第三电容结构的制备方法为：在二维超润滑材料表面镀所述第三导电层，在所述第三导电层之上镀所述第三绝缘层，在所述第三绝缘层上镀所述第四导电层，对所得复合层状结构进行刻蚀，得到所需形状和尺寸的所述第三电容结构。 26.如权利要求24-25任一项所述的制备方法，其特征在于：所述二维超润滑材料为石墨或石墨烯。 27.如权利要求24-25任一项所述的制备方法，其特征在于：还包括刻蚀后滑动所得电容结构，存在自回缩现象的电容结构即为所需具有润滑材料层的电容结构。 28.如权利要求15-22任一项所述超润滑复合电容结构的制备方法，其特征在于，包括：提供所述第二导电层，在所述第二导电层之上形成所述第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成所述第一导电层，在所述第二导电层上形成第一超润滑材料层，从而得到所述第一电容结构；提供所述第三导电层，在所述第三导电层之上形成所述第三绝缘层，在所述第三绝缘层上形成所述第四导电层，在所述第三导电层上形成第二超润滑材料层，从而得到所述第三电容结构；提供所述第二绝缘层；将所述第一电容结构，所述第二绝缘层与所述第三电容结构复合得到复合电容结构。 29.一种电容式发电装置，其包括如权利要求1-11，15-22任一项所述复合电容结构或如权利要求12-14，23-28任一项所述制备方法制备得到的复合电容结构，其特征在于，包括：分别连接所述第一导电层和所述第四导电层的输出单元，以及驱动所述第二电容结构中的所述第二导电层、所述第二绝缘层和/或所述第三导电层可以相对移动的驱动单元。 30.如权利要求29所述电容式发电装置，其特征在于：还包括为所述第二电容结构进行初始充电的充电单元。 31.一种转盘式容栅，包含转子、定子、连轴器以及电刷，其特征在于，其中：转子具有第一绝缘层(402)上下表面对应设置有第一和第二导电材料阵列(401)构成第一电容阵列，转子上的所有导电材料并联连接并且将上下两个面上的导电材料分别连接到转子中间的两个同心设置的导体圆环(403，404)上，所述导体圆环分别设有对应的电刷(605，606)；定子具有第三绝缘层(502)上下表面对应设置有第三和第四导电材料阵列(501)构成第二电容阵列，所述第二电容阵列中具有初始电量，定子上的所有导电材料并联连接并且将上下两个面上的导电材料分别连接到两个电极(503)上；转子与定子之间具有第二绝缘层；转子通过所述连轴器(601)与驱动单元(602)连接。 32.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述导电材料包括具有导电性能的无机材料和/或有机材料。 33.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述导电材料包括金属材料、导电碳材料、导电复合氧化物、导电陶瓷、导电聚合物或其组合。 34.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述导电材料包括石墨、金、银、铜、铁、铝或合金材料。 35.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述绝缘层材料包括真空、气体、液体和/或固体材料。 36.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述绝缘层材料包括空气、氮气、稀有气体、矿物油、合成油、介电陶瓷和/或类金刚石材料。 37.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：任一所述绝缘层的厚度为0.5nm-50μm。 38.如权利要求37所述转盘式容栅，其特征在于：任一所述绝缘层的厚度为0.5nm-100nm。 39.如权利要求31所述转盘式容栅，其特征在于：所述第二导电材料阵列或所述第三导电材料阵列在其与所述第二绝缘层接触的表面上形成保护层。 40.如权利要求39所述转盘式容栅，其特征在于：所述第二导电材料阵列和所述第三导电材料阵列在其与所述第二绝缘层接触的表面上均形成保护层。 41.一种转盘式容栅发电装置，其包括如权利要求31-40任一项所述转盘式容栅。 42.如权利要求41所述转盘式容栅发电装置，其特征在于：还包括为进行初始充电的充电单元。