從生活環(huán)境中采集能量，被廣泛視為實(shí)現(xiàn)綠色能源和能源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，將有望在無線傳輸系統(tǒng)、植入式醫(yī)療器件、乃至消費(fèi)類電子的供能中發(fā)揮重要作用?；谀Σ疗痣娕c靜電感應(yīng)原理，通過簡單低成本的加工制備的微型摩擦發(fā)電機(jī)可以完成對周圍環(huán)境機(jī)械能的高效率采集，實(shí)現(xiàn)高輸出功率密度和能量轉(zhuǎn)換效率。除了能量采集的功能外，由于納米摩擦發(fā)電機(jī)對于沖擊力的高度敏感，納米摩擦發(fā)電機(jī)還可以作為力學(xué)傳感器，應(yīng)用于人體貼合器件等，實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動檢測等監(jiān)控功能。

而現(xiàn)有摩擦發(fā)電機(jī)的輸出具有高輸出電壓、低輸出電流的特點(diǎn)，這使得能量轉(zhuǎn)換變得極其困難，從而限制了其實(shí)際應(yīng)用價值。故如何通過簡單而低成本的加工方法來實(shí)現(xiàn)高輸出性能，高表面電荷密度的摩擦發(fā)電機(jī)顯得十分重要。除了輸出功率低的缺點(diǎn)外，且在柔性和人體組織兼容性方面仍需進(jìn)一步提高。最后由于摩擦發(fā)電機(jī)受環(huán)境濕度等因素影響，如何能簡便地實(shí)時獲得發(fā)電情況，也是目前有待解決的問題之一。

蠶絲是熟蠶結(jié)繭時分泌液凝固而成的連續(xù)長纖維，蠶絲蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，含量約占蠶絲的70％～80％，含有18種氨基酸。蠶絲蛋白本身具有良好的機(jī)械性能和理化性質(zhì)，并且與人體有極好的生物相容性，蠶絲蛋白材料在人體降解之后是氨基酸和多肽，對人體無毒害作用，所以蠶絲蛋白被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。蜘蛛絲蛋白是一種特殊的纖維蛋白，它不僅具有很高的強(qiáng)度、彈性、柔韌性、伸長度和抗張強(qiáng)度，而且還具備輕盈、生物兼容、生物可降解等優(yōu)點(diǎn)，但其產(chǎn)量太低?；诨蚬こ碳夹g(shù)，通過工程菌表達(dá)系統(tǒng)，可得到與天然蜘蛛絲蛋白性質(zhì)相近的基因重組蜘蛛絲蛋白。其本身具有良好的機(jī)械性能和理化性質(zhì)，并且與人體有極好的生物相容性，在人體降解之后是氨基酸和多肽，對人體無毒害作用，所以基因重組蜘蛛絲蛋白被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。特別值得注意的是，蠶絲與蛛絲蛋白相對于其它高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)中富含帶電基團(tuán)，與外界摩擦后，極易產(chǎn)生摩擦電。

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)電效率低、柔性低、和人體組織兼容性較低、且缺乏反饋途徑的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)的制備方法，包括：

1)制備生物蛋白溶液；

2)提供光柵模板，在光柵模板表面涂覆所述生物蛋白溶液，干燥分離，獲得單面具有微納光柵結(jié)構(gòu)的生物蛋白膜；

3)采用人體可植入金屬作為靶材，在生物蛋白膜的無微納光柵結(jié)構(gòu)的表面上濺射形成摩擦電極層；

4)裁剪生物蛋白膜和摩擦電極層，將生物蛋白膜用作第一生物蛋白層，摩擦電極層用作第一金屬摩擦電極層；

5)重復(fù)步驟1)至步驟3)，裁剪生物蛋白膜和摩擦電極層，將生物蛋白膜用作第二生物蛋白層，摩擦電極層用作第二金屬摩擦電極層；

6)將第一生物蛋白層、第一金屬摩擦電極層置于第二生物蛋白層、第二金屬摩擦電極層上方，并使第一金屬摩擦電極層與第二生物蛋白層之間具有一定的距離，以形成生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)，在外力作用下，第一金屬摩擦電極層與第二生物蛋白層能夠互相接觸分離。

本發(fā)明的生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)及其制備方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、生物蛋白是一種人體親和性好、無免疫排斥反應(yīng)的生物材料，在人體組織具有良好的兼容性，對人體無毒害作用。而且制備過程中不采用任何毒副作用化學(xué)試劑，因此，獲得的生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)中無毒副作用化學(xué)試劑殘留，具有良好的環(huán)境和人體適應(yīng)性。

2、通過控制生物蛋白溶液制備參數(shù)、干燥固化參數(shù)，可以控制生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)的力學(xué)性能與摩擦起電效率，生產(chǎn)的摩擦發(fā)電機(jī)柔性高、輸出能力強(qiáng)。

3、本發(fā)明的生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)可以全部由人體可降解材料組成，在植入人體后不會造成免疫反應(yīng)，且無需二次手術(shù)取出，在達(dá)到使用壽命后可以完全降解。

4、本發(fā)明的生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)具有光學(xué)反饋功能，由于生物蛋白表面具有光柵結(jié)構(gòu)，通過查看反射圖形的完整性與反射強(qiáng)度可以實(shí)時反饋納米發(fā)電機(jī)的輸出功率，監(jiān)測生物蛋白柔性納米摩擦發(fā)電機(jī)的降解情況。