[发明专利]一种多物理场纳米发电机

权利要求书

1.一种多物理场纳米发电机，其特征在于，利用碳纳米管薄膜在光、热、流体等物理场中的发电特性。

2.根据权利要求1所述的多物理场纳米发电机，结构包括外电极(1)、内电极(2)、碳纳米管薄膜(3)和硅基复合材料基板(4)。其特征在于，所述的外电极(1)和内电极(2)由铂或钯金属材料加工制成条状结构，通过银胶与碳纳米管薄膜(3)两端欧姆连接，碳纳米管薄膜(3)成肘形结构，并淀积于硅基复合材料基板(4)表面。

3.根据权利要求1、2所述的多物理场纳米发电机，其特征在于，所述的碳纳米管薄膜(3)置于由光照(5)和气流(6)组成的复杂多物理场环境中，并与来流气体方向成一定角度(7)。太阳能通过光热效应转换为热能，致使碳纳米管薄膜(3)两端之间产生温度差。当气流(6)以一定速度流经碳纳米管薄膜(3)，由于伯努利效应，碳纳米管薄膜(3)表面产生压力差和温度梯度，进一步增大碳纳米管薄膜(3)两端的温度差，并通过塞贝克效应转换为电势差，其大小由外电极(1)和内电极(2)连接电位计(8)测量。

4.根据权利要求1、2、3所述的多物理场纳米发电机，其发电机理在于，将太阳能和流体机械能转换为热能后，利用塞贝克效应将其转换为电能。当气流(6)以低速流经碳纳米管薄膜(3)，且光照强度较大时，热能主要来自光热效应，是产生外电极(1)和内电极(2)电势差的主要因素；当气流(6)速度较高，且光照强度较小时，热能主要来自流体机械能，是产生外电极(1)和内电极(2)电势差的主要因素。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的多物理场纳米发电机，其特征在于，利用太阳能和风能等绿色能源，可满足全天候发电要求，尤其是应用于白天光照强烈，夜晚多风的环境地区。

6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的多物理场纳米发电机，其特征在于，所述的碳纳米管薄膜(3)由化学气相沉积法制备，表现p型半导体性质，构成p型发电单元(13)。碳纳米管薄膜(3)经掺杂或功能化，表现n型半导体性质，构成n型发电单元(14)。多个p型和n型发电单元的两端电极通过串联或并联方式交互连接，并以绝缘带(15)隔离，固定于底座(16)，构成矩阵式供电装置，具有多个能量输出节点(17)，可根据不同负载要求灵活配置发电单元数量，提高发电机输出功率。

7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的多物理场纳米发电机，其特征在于，所述的矩阵式供电装置具有一定冗余度，并避免了变压器、整流器等适配电路，可达到微体积、高可靠、灵活实用等要求。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的多物理场纳米发电机，其特征在于，所述的矩阵式供电装置无运动部件，可广泛应用于汽车、列车、飞机等交通工具的蒙皮上，利用光照和气流即可为内部的微纳米机电系统或器件装置供电。