[发明专利]采集液体机械能的摩擦电纳米发电机以及发电方法

权利要求书

1.一种采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，包括：

绝缘衬底；

发电部件，由一个第一电极层和一个第二电极层组成，所述第一电极层和第二电极层分隔设置在所述衬底上并且互相电连接；

摩擦层，覆盖所述发电部件，使所述发电部件的第一电极层与第二电极层与所述液体隔离；

所述液体波动或流动时与所述摩擦层发生摩擦，使与液体接触的摩擦层表面带有电荷；随着所述液体的波动或流动，两个电极层所对应的摩擦层表面的电荷被液体中的离子先后屏蔽，使摩擦层表面带有的电荷对所述第一电极层和第二电极层中电子的静电作用不同，使所述第一电极层与第二电极层之间有感应电荷流动。

2.根据权利要求1所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦层与所述液体接触的表面设置有微结构层，所述微结构层为纳米线、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、纳米球或微米球状结构，以及上述结构形成的阵列。

3.根据权利要求2所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述液体为极性液体时，所述摩擦层表面的微结构层为疏水结构；或者，所述液体为非极性液体时，所述摩擦层表面的微结构层为亲水结构。

4.根据权利要求1所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层均为长条状，并且在所述衬底上沿着长度方向平行排列。

5.根据权利要求4所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述第一电极层和/或第二电极层的长宽比为1:1至1000:1。

6.根据权利要求4所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层之间的间隔宽度为10nm-5cm。

7.根据权利要求2所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦层为薄膜，厚度为10nm-2cm；所述微结构层的厚度为2nm-200μm。

8.根据权利要求1所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦层能够与液体接触的表面经过化学改性，其中，

比较所述摩擦层和液体的材料极性，若摩擦层的极性为较正，在摩擦层材料表面引入更易失电子的官能团(即强给电子团)；若摩擦层的极性为负，在摩擦层的材料表面引入更易得电子的官能团(强吸电子团)；

或者，

比较所述摩擦层和液体的材料极性，若摩擦层的极性为正，在摩擦层材料表面引入正电荷；若摩擦层的极性为负，在变化层的材料表面引入负电荷。

9.根据权利要求1所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述摩擦层的材料为下列材料中的一种或者几种：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯(FEP，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、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、纤维素、纤维素乙酸酯、再生纤维素海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、羊毛及其织物、蚕丝及其织物、纸、人造纤维、棉及其织物、木头、硬橡胶、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、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、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、醋酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、派瑞林。

10.根据权利要求9所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述派瑞林包括派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D、派瑞林HT或派瑞林AF4。

11.根据权利要求9所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述人造纤维为聚酰胺尼龙11或聚酰胺尼龙66。

12.根据权利要求9所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述聚氨酯弹性体为聚氨酯弹性海绵。

13.根据权利要求9所述的采集液体机械能的摩擦电纳米发电机，其特征在于，所述聚酯为聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙二醇丁二酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、聚甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚双苯酚碳酸酯。