[发明专利]基于电荷泵的人造闪电发电机及制造其的方法

权利要求书

1.一种基于电荷泵的人造闪电发电机，包括：

第一电极；

正带电体，其与所述第一电极间隔开；

负带电体，其在与所述第一电极相反的方向上与所述正带电体间隔开；

第二电极，其部分地接触所述负带电体；

以及

接地层，其与所述正带电体间隔开一定距离以间歇地接触所述正带电体。

2.如权利要求1所述的基于电荷泵的人造闪电发电机，其中，当施加外部荷重时，所述正带电体的下部中的负电荷在所述第一电极的表面上感应出正电荷，并且电子从所述第二电极移动到所述第一电极以产生输出电流。

3.如权利要求1所述的基于电荷泵的人造闪电发电机，还包括：

第一弹性支撑件，其被提供在所述第一电极与所述正带电体之间；以及

第二弹性支撑件，其被提供在所述正带电体与所述第二电极之间。

4.如权利要求3所述的基于电荷泵的人造闪电发电机，其中所述第一弹性支撑件和所述第二弹性支撑件包括具有不同弹簧常数的弹簧。

5.如权利要求1所述的基于电荷泵的人造闪电发电机，其中所述接地层包括金属、陶瓷或聚合物，并由于接地而选择性地从所述正带电体去除负电荷，使得仅带有正电荷的所述正带电体由于静电感应而在所述第一电极中积累电荷。

6.如权利要求1所述的基于电荷泵的人造闪电发电机，其中所述负带电体具有纳米结构化的表面，所述纳米结构化的表面包括具有0.1μm到30μm的多个孔的海绵结构。

7.一种制造基于电荷泵的人造闪电发电机的方法，所述方法包括：

(a)在制备好的基板上形成第二电极；

(b)在所述第二电极之下形成负带电体；

(e)在所述负带电体之下在与所述负带电体间隔开一定距离的位置处形成正带电体以产生电荷；

(f)将所述正带电体的表面纳米结构化；

(g)用第二金属粒子涂覆所述正带电体的纳米结构化的表面；

(h)在维持离所述正带电体一定距离的同时在所述正带电体的一侧之下形成接地层以分离电荷；以及

(i)在所述正带电体之下在与所述正带电体间隔开一定距离的位置处形成第一电极以积累电荷。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述(b)包括：

(b-1)布置与液体混合的球形聚合物粒子；

(b-2)通过在空气中干燥所述液体而去除所述液体；以及

(b-3)在从其中去除了所述液体的所述球形聚合物粒子之间填充液态负电荷。

9.如权利要求8所述的方法，还包括在(b)之后(c)通过使用甲苯溶液从所述负带电体去除所述球形聚合物粒子。

10.如权利要求9所述的方法，还包括在(c)之后(d)将第一金属粒子插入到所述负带电体中。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述(f)包括：

(f-1)通过使用光刻在硅基板上形成图案；

(f-2)在所述图案形成之后通过使用缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)去除氧化物层；

(f-3)通过经由使用氢氧化钾(KOH)溶液蚀刻所述硅基板而制造具有与所形成的图案对应的凹线、立方体或锥体的模具；

(f-4)在所制造的模具上旋涂非固化的银(Ag)-纳米线-聚合物复合物；

(f-5)在真空状态下去除由于所述旋涂而产生的气泡，然后通过将所述银(Ag)-纳米线-聚合物复合物暴露于紫外光而固化所述银(Ag)-纳米线-聚合物复合物；以及

(f-6)从所述模具去除固化了的银(Ag)-纳米线-聚合物复合物。

12.如权利要求7所述的方法，其中所述接地层包括金属、陶瓷或聚合物，并由于接地而选择性地从所述正带电体去除负电荷，使得仅带有正电荷的所述正带电体由于静电感应而在所述第一电极中积累电荷。