[发明专利]一种滑动摩擦纳米发电机

权利要求书

1.一种滑动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：

第一摩擦层；

所述第一摩擦层下方接触放置的第一导电元件；

第二摩擦层；

所述第二摩擦层上方接触放置的第二导电元件；

所述第一摩擦层的上表面与所述第二摩擦层的下表面相对放置；

当施加的外力使所述第一摩擦层的上表面和所述第二摩擦层的下表面发生相对滑动摩擦、并且导致摩擦面积发生变化时，能够通过所述第一导电元件和第二导电元件向外电路输出电信号。

2.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层的上表面材料和所述第二摩擦层的下表面材料之间有摩擦电极序差异。

3.如权利要求1或2所述的发电机，其特征在于所述第一摩擦层的上表面和/或第二摩擦层的下表面为绝缘材料或半导体材料。

4.如权利要求3所述的发电机，其特征在于所述绝缘材料选自聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基，甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸盐，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。

5.如权利要求3所述的发电机，其特征在于所述的半导体材料选自硅、锗、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体、非晶态的玻璃半导体和有机半导体。

6.如权利要求5所述的发电机，其特征在于所述第Ⅲ和第Ⅴ族化合物选自砷化镓和磷化镓；所述第Ⅱ和第Ⅵ族化合物选自硫化镉和硫化锌；所述氧化物选自锰、铬、铁或铜的氧化物；所述由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体选自镓铝砷和镓砷磷。

7.如权利要求1或2所述的发电机，其特征在于所述摩擦层为非导电氧化物、半导体氧化物或复杂氧化物，包括氧化硅、氧化铝，氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化铜、氧化锌、BiO₂或Y₂O₃。

8.如权利要求1-7任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层上表面和/或第二摩擦层的下表面分布有微米或次微米量级的微结构。

9.如权利要求8所述的发电机，其特征在于，所述微结构选自纳米线，纳米管，纳米颗粒，纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。

10.如权利要求1-9任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层上表面和/或第二摩擦层的下表面有纳米材料的点缀或涂层。

11.如权利要求1-10任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层上表面和/或第二摩擦层的下表面经过化学改性，使得在极性为正的材料表面引入容易失去电子的官能团和/或在极性为负的材料表面引入容易得到电子的官能团。

12.如权利要求11所述的发电机，其特征在于，所述容易失去电子的官能团包括氨基、羟基或烷氧基。

13.如权利要求11所述的发电机，其特征在于，所述容易得到电子的官能团包括酰基、羧基、硝基或磺酸基。

14.如权利要求1-13任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层上表面和/或第二摩擦层的下表面经过化学改性，使得在极性为正的材料表面引入正电荷和/或在极性为负的材料表面引入负电荷。

15.如权利要求14所述的发电机，其特征在于，所述化学改性通过化学键合引入带电荷基团的方式实现。

16.如权利要求1-15任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层或第二摩擦层为导电材料。

17.如权利要求16所述的发电机，其特征在于所述导电材料选自金属和导电氧化物。