体、平板、薄片或薄膜，优选的，第一电极层I与被探测物体4互相接触的表面的形状和尺寸均相当，优选为相同，这样可以使被探测物体4与第一电极层2表面接触时有最大的接触面积，达到提高被探测物体4表面电荷量的目的，从而提高传感部件的工作性能。
[0071]本发明中，根据被探测物体4的形状，可以灵活选择第一电极层I与被探测物体4接触的表面的形状，可以为平面，也可以为曲面。被探测物体4与第一电极层I互相接触的表面均为曲面，也同样可以实现互相接触，优选的，被探测物体4与第一电极层I互相接触的表面同为平面或曲面结构，以保证二者在接触时能够出现接触面积最大的时刻。优选的，被探测物体4与第一电极层I互相接触的表面为形状互补的曲面，例如为曲率相同、面积相同的曲面，以保证在互相接触时，被探测物体4与第一电极层2互相接触的表面能够完全接触。
[0072]除了上述被探测物体与传感部件的第一电极层接触分离的工作模式外，传感部件与被探测物体还可以有滑动摩擦的工作模式。传感工作过程参见图3，以被探测物体11的下表面与第一电极层I的上表面互相接触摩擦为例，为了方便描述，这里设定被探测物体11的下表面与第一电极层I上表面的形状与尺寸均相同，在实际中并不严格限定第一电极层2上表面与被探测物体11的下表面的形状和面积，可以相同也可以不相同。初始状态时被探测物体11的下表面与第一电极层I的上表面可以接触或者未接触，在外力F作用下接触后(见图3中a图)，由于第一电极层I的上表面与被探测物体11的下表面的材料存在电极序差异，二者之间存在得电子能力的差异，以被探测物体11的下表面得电子能力强而第一电极层I的上表面更容易失去电子为例，当被探测物体11的下表面与第一电极层I上表面接触时发生表面电荷转移，使第一电极层I的上表面带有正电荷，而被探测物体11的下表面则带负电荷(如图3中a图所7K),两种电荷的电量大小相同，因此在第一电极层I和第二电极层2之间没有电势差，也就没有电荷流动。在外力F(驱动被探测物体相对于传感部件运动的力)作用下被探测物体11下表面与第一电极层I上表面相对滑动并且使接触面积发生变化(减小)后，破坏了在第一电极层I上表面和被探测物体11下表面电荷的平衡，被探测物体11上的负电荷对第一电极层I上的正电荷束缚作用降低，因此，电子会从第二电极层2向第一电极层I流动，如图3中b图所示，从而使连接在第一电极层I与第二电极层2之间的检测装置3例如电流表有电流流过。在外力作用下，当被探测物体11下表面和第一电极层I上表面完全分离，被探测物体11下表面所带的负电荷对于与第一电极层I中电荷的排斥不足以引起第一电极层I与第二电极层2之间电荷的流动，检测装置3检测不到电流，如图3中c图所示。当反方向的外力F使被探测物体11下表面与第一电极层I上表面发生相对滑动，并使接触面积发生变化(增大)，由于被探测物体11上负电荷对第一电极层I上正电荷的排斥作用，将导致电子从第一电极层I向第二电极层2流动,在第一电极层I与第二电极层2之间的接触装置3有电流流过，如图3中d图所示。当被探测物体11下表面和第一电极层I上表面完全接触后，被探测物体11下表面和第一电极层I上表面的正负电荷平衡，此时，并没有电子在第一电极层I与第二电极层2之间流动，如图3中a图所示，在第一电极层I与第二电极层2之间的检测装置3上观察不到电流信号。按照图3中a至d的过程往复进行，在第一电极层2与第二电极层3之间形成脉冲电流。如果被探测物体11仅有单方向的相对于第一电极层的运动，只要互相接触摩擦的面积发生变化，也可以在检测装置3中检测到的电流。
[0073]第一电极层I与被探测物体11能够互相接触滑动的表面可以为平面或者曲面，优选的，第一电极层I与被探测物体11能够互相接触滑动的表面形状相匹配，第一电极层I与被探测物体11能够互相接触滑动的表面形状和尺寸相当，优选为相同，在互相滑动过程中能够出现接触面积最大的时刻。例如第一电极层I与被探测物体11能够互相接触滑动的表面为曲率相同的弧面。
[0074]如果第一电极层I与被探测物体11互相接触的表面为光滑平整表面，这样的结构需要第一电极层I与被探测物体11的相对滑动空间较大，而且对于第一电极层I与被探测物体11互相接触的表面尺寸相差较大时的情况，需要较大的滑动距离才能满足第一电极层I与被探测物体11互相滑动摩擦过程中接触面积变化并且产生电信号的要求。因此，对于被探测物体11的下表面为不平整表面的情况，本发明的传感器中，第一电极层I与被探测物体11互相能够接触的表面可以为不平整表面，第一电极层I与被探测物体11互相滑动时，两个表面不完全接触，参见图4，第一电极层I与被探测物体11能够互相接触的表面均为凹凸结构的不平整表面，当第一电极层I与被探测物体11在外力作用下发生相对滑动，只要较小的滑动距离就可以产生较大的接触面积变化，连接在第一电极层I与第二电极层2之间的检测装置3有电流流过。本实施例中，可以适用在被探测物体11能够与第一电极层互相接触的表面之中任一表面相对较小的情况，将互相接触的两个表面制备为不平整表面，在外力作用下第一电极层I与被探测物体11接触的表面互相摩擦时在较小的移动范围内就能够满足摩擦面积的变化，从而可以将外力的机械能转变为电能，实现对被探测物体移动的传感。
[0075]优选的，第一电极层I与被探测物体11接触的表面的凹凸结构为周期性凹凸结构，可选的周期性凹凸结构可以有等距平行排列的条带结构，棋盘结构等周期性结构。
[0076]本实施例的传感器中，还可以对第一电极层能够与被探测物体11接触的表面进行物理或化学改性处理。物理改性具体可以为使部分或全部表面分布有微米或次微米量级的微结构，以增加第一电极层I与被探测物体11之间的接触面积，从而增大被探测物体表面带有的电荷量。所述微结构优选为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构，以及由前述一种或多种结构形成的阵列，特别是由纳米线、纳米管、纳米锥或纳米棒组成的纳米阵列，可以是通过光刻蚀、等离子刻蚀等方法制备的线状、立方体、或者四棱锥形状的阵列，阵列中每个这种单元的尺寸在纳米到微米量级，具体微纳米结构的单元尺寸、形状不应该限制本发明的范围。也可以通过纳米材料的点缀或涂层的方式来实现该目的。还可以对第一电极层的表面进行化学改性，能够进一步提高电荷在接触瞬间的转移量，从而提高接触电荷密度和传感器的输出功率。化学改性又分为如下两种类型:
[0077]一种方法是对于相互接触的第一电极层I与被探测物体11材料，根据两个材料的极性，如果第一电极层I材料的极性为正，在材料表面引入更易失电子的官能团(即强给电子团)；或者，如果第一电极层I材料的极性为负，在材料表面引入更易得电子的官能团(强吸电子团)，都能够进一步提高电荷在相互接触或者滑动时的转移量，从而提高被探测物体表面带有电荷密度和传感灵敏度。强给电子团包括:氨基、羟基、烷氧基等；强吸电子团包括:酰基、羧基、硝基、磺酸基等。官能团的引入可以采用等离子体表面改性等常规方法。例如可以使氧气和氮气的混合气在一定功率下产生等离子体，从而在材料表面引入氨基。
[0078]另外一种方法是在极性为正的材料表面弓丨入正电荷，而在极性为负的材料表面引入负电荷。具体可以通过化学键合的方式实现。例如，可以在PDMS表面利用溶胶-凝胶(英文简写为sol-gel)的方法修饰上正硅酸乙酯(英文简写为TE0S)，而使其带负电。也可以在金属金薄膜层上利用金-硫的键结修饰上表面含十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的金纳米粒子，由于十六烷基三甲基溴化铵为阳离子，故会使整个材料变成带正电性。本领域的技术人员可以根据所选材料的得失电子性质和表面化学键的种类，选择合适的修饰材料与其键合，以达到本发明的目的，因此这样的变形都在本发明的保护范围之内。
[0079]本实施例的传感器，除了被探测物体可以与传感部件接触分离或者互相滑动的工作模式外，还可以在被探测物体自身带有电荷的情况下，被探测物体能够相对与传感部件的第一电极层I移动，但在运动过程中被探测物体不与传感部件的任何一个电极层接触，如图5中箭头所示，设定被探测物体42预先带有负电荷，特别是被探测物体42面向第一电极层I的表面带有负电荷，当被探测物体42靠近第一电极层I时，由于被探测物体42与第一电极层I之间的静电感应，被探测物体42带有的负电荷对第一电极层I中的负电荷有排斥作用，因此，在传感部件的第一电极层I与第二电极层2之间形成电荷流动，连接在第一电极层I与第二电极层2之间的检测装置3可以检测到第二电极层2流向第一电极层I的电流参见图5中a图。当被探测物体42远离第一电极层时，被探测物体42带有的负电荷对第一电极层I中的负电荷有排斥作用减弱，在传感部件的第一电极层I与第二电极层2之间形成反向的电荷流动，连接在第一电极层与第二电极层之间的检测装置3可以检测到第一电极层I流向第二电极层2的电流，参见图5中图b。图5中显示的传感工作过程中被探测物体42相对于第一电极层在竖直方向上运动，其工作原理也适用于被探测物体42与第一电极层I相对的表面之间的距离不变(即被探测物体42沿着平行于第一电极层的方向运动)的情况。另外，本这种工作模式中，传感部件可以带有电荷也可以不带有电荷，即使传感部件的两个电极层自身即带有电荷，被探测物体42在相对于第一电极层移动时，被探测物体42表面带有的电荷在第一电极层上产生的电势也会改变，从而导致第一电极层与第二电极层之间的电荷流动。
[0080]被探测物体42带有的电荷可以通过与传感部件以外的其他物体摩擦获得，也可以通过在工作前与传感部件摩擦获得，还可以通过充电等其他方式获得，电荷的获得途径对于本发明的传感过程没有影响，也不构成对本发明传感器的限制。
[0081]对于被探测物体42与第一电极层I相对的表面之间的距离改变的运动方式，第一电极层I与被探测物体42之间的最小距离范围为0.01倍于第一电极层I面向被探测物体42的表面的最大长度，最大距离范围为10倍于第一电极层I面向被探测物体42的表面的最大长度。
[0082]对于被探测物体42与第一电极层2相对的表面之间的距离不变的运动方式，被探测物体42与第一电极层I之间的距离范围为0.1-10倍于第一电极层I面向被探测物体42的表面的最大长度。在本实施例中，优选被探测物体42与第一电极层相对的表面的形状和尺寸相当，更优选为相同，以保证被探测物体42的移动，在静电感应作用下，能够使其被探测物体42的