[发明专利]一体式摩擦发电机及振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一体式摩擦发电机及振动传感器领域，尤其是涉及一种利用振动、低频响应优良的摩擦发电机及振动传感器。

背景技术

目前，能源问题是影响人类进步和可持续发展的重大课题之一。各种围绕新能源开发、可重复利用再生能源的研究正在世界各地如火如荼地进行着。

采用摩擦技术构建的能量收集和转换装置，在自供电纳米系统中起关键作用。并且，由于其具备环保、成本低、自驱动等特性，受到了广泛关注。现有压电传感器是利用压电材料受力后产生的压电效应制成的传感器，已经广泛用于声学、医疗、工业、交通、安防等众多领域，正逐步改变人们的生活和工作方式，成为社会发展的趋势。压电材料在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷。压电材料可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料，现有技术通常采用极化聚偏氟乙烯（PVDF）、聚二氟乙烯和聚三氟乙烯共聚物作为压电材料。然而，现有技术中，没有将摩擦发电机用于检测物体振动状态的振动传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供了一种一体式摩擦发电机，能够用作振动传感器，其利用振源产生的振动，通过一体设置的振动摩擦层进行共振摩擦获得电压信号，适用于0HZ-55HZ低频振动的检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供的第一技术方案，一种一体式摩擦发电机，该一体式摩擦发电机包括层叠设置的第一电极层，振动摩擦层，和第二电极层；其中，振动摩擦层包括第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层进行一体设置呈一体式；第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有凸出的微框形成的阵列，使得第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间形成多个空腔；第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上在至少一个空腔区域内设有凸起的微纳结构；第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对表面上设置的每个微框的高度高于微纳结构的凸起高度。

前述的一体式摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层所用材料是聚二甲基硅氧烷、丁腈橡胶、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚四氟乙烯（PTFE）、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种。

前述的一体式摩擦发电机，所述振动摩擦层进一步包括第三高分子聚合物绝缘层，所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层和第三高分子聚合物绝缘层进行一体设置呈一体式；第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上，和/或第二高分子聚合物绝缘层和第三高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微框形成的阵列，使得第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间形成多个空腔，和/或第二高分子聚合物绝缘层和第三高分子聚合物绝缘层之间形成多个空腔；第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上在至少一个空腔区域内设有凸起的微纳结构，和/或第二高分子聚合物绝缘层和第三高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上在至少一个空腔区域内设有凸起的微纳结构；第二高分子聚合物绝缘层和第三高分子聚合物绝缘层相对表面上设置的每个微框的高度高于微纳结构的凸起高度。