[实用新型]高功率纳米摩擦发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦发电机，尤其是涉及一种高功率纳米摩擦发电机。

背景技术

随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备。现有的自发电设备通常利用材料的压电特性。例如2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线（NWs）在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。

物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，由于物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。如果能够将摩擦电应用到自发电设备中，势必会给人们的生活带来更多的便利。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有摩擦发电机输出能量不高的缺陷，提供了一种高功率纳米摩擦发电机，利用设有纳米孔的聚偏氟乙烯作为高分子聚合物层进行摩擦，摩擦效果好，电压和电流输出高，实现了摩擦发电机的高能量输出。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是，一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极层，高分子聚合物层，以及摩擦电极层；高分子聚合物层的相对摩擦电极层的面上设有多个纳米孔；所述第一电极层和摩擦电极层为摩擦发电机的电压和电流输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述高分子聚合物层所用材料是聚偏氟乙烯（PVDF）。

前述的纳米摩擦发电机，所述高分子聚合物层表面上设置的纳米孔宽度为10-100nm，以及深度为4-50μm。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦电极层所用材料选自金属或合金，厚度为0.05-0.2mm。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦电极层包括层叠设置的摩擦薄膜层和第二电极层，所述摩擦薄膜层相对高分子聚合物层设置。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦薄膜层所用材料是纤维薄膜或聚氯乙烯（PVC）。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦电极层或高分子聚合物层向外拱起形成凸面，使得摩擦电极层与高分子聚合物层之间形成间隙。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一电极层所用材料是金属或合金。

本实用新型采用具有多个纳米孔的高分子聚合物层与摩擦电极层进行摩擦，摩擦效果好，实现了摩擦发电机的高能量输出。

附图说明

图1为本实用新型纳米摩擦发电机一种具体实施方式的立体示意图。

图2为本实用新型图1纳米摩擦发电机的剖面示意图。

图3为本实用新型纳米摩擦发电机另一种具体实施方式的立体示意图。

图4为本实用新型图3纳米摩擦发电机的剖面示意图。

图5为本实用新型生长有氧化锌纳米线的硅基底示意图。

图6为本实用新型涂覆PVDF的硅基底示意图。

图7为本实用新型基底分离示意图。

图8为本实用新型纳米摩擦发电机又一种具体实施方式的立体示意图。

图9为本实用新型图8纳米摩擦发电机的剖面示意图。

图10为本实用新型纳米摩擦发电机再一种具体实施方式的立体示意图。

图11为本实用新型图10纳米摩擦发电机的剖面示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明。

本实用新型是一种高功率纳米摩擦发电机，当本实用新型的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的摩擦电极层与高分子聚合物层表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极和摩擦电极层之间的电容发生改变，从而导致第一电极和摩擦电极层之间出现电势差。由于第一电极层和摩擦电极层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当本实用新型的摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层和摩擦电极层之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层和摩擦电极层之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。