[发明专利]基于电荷泵的人造闪电发电机及制造其的方法

说明书

一种用于制造基于电荷泵的人造闪电发电机的方法包括以下步骤：在制备好的基板上形成第二电极，在第二电极之下形成具有海绵结构的带负电体，使用甲苯溶液从带负电体去除球形聚合物粒子，允许金属粒子穿透到带负电体中，在带负电体之下预定距离处的位置中形成带正电体以便产生电荷，将带正电体的表面纳米结构化，用第二金属粒子涂覆带正电体的纳米结构化的表面，在维持在向下的方向上离带正电体的一侧恒定距离的同时形成用于电荷分离的接地层，以及在带正电体之下预定距离处的位置中形成用于电荷积累的第一电极。因此，本发明能被小型化，能从诸如风、振动或声音的微小能量中产生高输出的能量，并且能显著地减少根据能量收集所致的成本。

技术领域

本发明涉及基于电荷泵的人造闪电发电机以及制造其的方法，且更具体地，涉及通过在“电荷泵(电荷生成器、电荷分离器和电荷积累器的集成系统)”中采用闪电产生原理、开发用于电荷泵系统的带电体的新材料、设计器件、以及实现集成系统设计而制造的高输出的基于电荷泵的人造闪电发电机，以及制造其的方法。

本发明还涉及通过采用利用基于静电感应的接地层与导体之间的电荷转移以有效率地分离电荷的电荷积累器、基于振动结构建模设计器件结构、设计能够有效率地使用外部能量的系统、以及确保可靠性而制造的持续可操作的、环境友好的且高输出的基于电荷泵的人造闪电发电机，以及制造其的方法。

背景技术

大自然中闪电击打向地面提供大约十亿焦耳或更多的能量。如果闪电的能量可转化成电，则可以产生大量的清洁能源。

然而，因为应建造昂贵的闪电塔并且能量输出时间非常短，所以能量产生的效率低。

闪电由积雨云中的水汽分子与冰晶之间的摩擦引起。由于摩擦产生的正电荷和负电荷被有效地分离并基于冰晶的密度积累在云的上部和下部中，并且大量电荷由于由电荷分离导致的大电位而被释放。如果以手掌大小可实现以上技术，则该技术可以应用于各种各样类型的便携式电子产品并用于辅助电池源。

归因于摩擦的能量产生利用当两个带电体摩擦在一起时引起的材料之间的电荷转移，并且与用于将小能量转化成电的另外的系统相比，由于其高的能量转化效率，可以通过使用小的外部应力而实现高输出。此外，与用于将例如热或阳光的小能量转化成电的另外的系统相比，时间限制和空间限制小。此外，能量可以不知疲倦地可持续地产生，这通常由典型的能量收集技术导致，典型的能量收集技术用于通过使用压电材料的内部应变而产生能量。

然而，电荷可以由于两个带电体之间受限的电荷转移而不均匀地分布在带电表面中，低输出电流可以由装置中产生的电荷的大量损失导致，并且输出特性在低频率处可以迅速地劣化。

此外，因为迄今为止进行的大部分研究使用已有的硅基材料(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))，所以需要能够改变典型平台的创新的新材料和结构。

(现有技术文献)

(专利文献)

KR 10-0433327(18.05.2004)

发明内容

技术问题

因此，本发明提供通过在“电荷泵(电荷生成器、电荷分离器和电荷积累器的集成系统)”中采用闪电产生原理、开发用于电荷泵系统的带电体的新材料、设计器件、以及实现集成系统设计而制造的高输出的基于电荷泵的人造闪电发电机，以及制造其的方法。

本发明还提供通过采用利用基于静电感应的接地层与导体之间的电荷转移以有效率地分离电荷的电荷积累器、基于振动结构建模设计器件结构、设计能够有效率地使用外部能量的系统、以及确保可靠性而制造的持续可操作的、环境友好的且高输出的基于电荷泵的人造闪电发电机，以及制造其的方法。

技术方案