[发明专利]高压摩擦纳米发电机、高压电源、自驱动吸盘及发电方法

说明书

本发明公开了一种高压摩擦纳米发电机、高压电源、自驱动吸盘及发电方法，通过在摩擦纳米发电机的输出端增加电荷补偿结构，可以为摩擦纳米发电机提供电荷补偿，使得摩擦纳米发电机中电极的电荷分布维持在最优状态，从而保证摩擦纳米发电机持续稳定地输出高电压，与现有技术的摩擦纳米发电机的输出电压相比，得到了大幅度的提升；并且，基于本发明实施例提供的该种高压摩擦纳米发电机可以实现高压电源，从而实现持续稳定的高电压信号的输出与供给，与现有的其它高压电源相比，本发明实施例提供的高压电源可以基于摩擦纳米发电机的优点，实现自驱动、轻量化、丰富的材料选择、简化的结构及灵活的形式，大大扩展了应用领域。

技术领域

本发明涉及纳米新能源技术领域，尤指一种高压摩擦纳米发电机、高压电源、自驱动吸盘及发电方法。

背景技术

近年来，随着微纳技术的发展，摩擦纳米发电机应运而生，且表现出了突出的性能。摩擦纳米发电机具有结构简单、易加工、制作成本低、器件使用寿命长、电压输出高、以及容易和其他加工工艺集成等特点；可以收集环境中的机械能，并将其转换为电能，从而为电子设备供电，为自驱动设备的发展提供了一种新的方向。

然而，虽然摩擦纳米发电机在理论上具有较高的输出电压，但通常在实验中测得的输出电压值却远远不及理论值，其中一个重要的原因为输出电压的高低与两个电极中的电荷分布有关，也就是说，两个电极中的电荷分布最优时，输出电压最高。而在通常情况下，摩擦纳米发电机无法保持在最优的电荷分布状态，即使是在初始状态时通过某种方法达到了最优的分布状态，但是也会在后期的工作过程中由于电荷的耗散而发生严重的衰减，从而使得输出电压降低。

基于此，如何保证摩擦纳米发电机持续输出稳定的高电压，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种高压摩擦纳米发电机、高压电源、自驱动吸盘及发电方法，用以实现摩擦纳米发电机可以持续输出稳定的高电压。

本发明实施例提供了一种高压摩擦纳米发电机，包括：摩擦纳米发电机、以及连接于所述摩擦纳米发电机的两个输出端之间的电荷补偿结构；

所述电荷补偿结构，用于为所述摩擦纳米发电机提供电荷补偿。

从而，可以通过电荷补偿结构为摩擦纳米发电机提供电荷补偿，使得摩擦纳米发电机的电荷分布维持在最优状态，从而保证摩擦纳米发电机可以持续稳定地输出高电压。

可选地，所述电荷补偿结构为高压二极管；

所述高压二极管的反向击穿电压值高于所述摩擦纳米发电机的最大开路电压值。

从而，通过简单的结构即可实现电荷补偿结构的功能，在保证高压摩擦纳米发电机持续稳定的输出高电压的同时，还可以大大简化高压摩擦纳米发电机的结构，降低制作成本。

可选地，所述摩擦纳米发电机为垂直接触分离模式或横向滑动模式的摩擦纳米发电机；

所述摩擦纳米发电机，包括：摩擦层、第一电极，以及第二电极；

所述摩擦层与所述第一电极相对而置；所述第二电极贴合于所述摩擦层远离所述第一电极一侧的表面；

所述摩擦纳米发电机为垂直接触分离模式的摩擦纳米发电机；所述摩擦层与所述第一电极在外力作用下发生接触和分离；或，所述摩擦纳米发电机为横向滑动模式的摩擦纳米发电机；所述摩擦层与所述第一电极在外力作用下发生相对滑动摩擦；

所述摩擦层由强负电荷亲和能力的材料构成；所述高压二极管的负极与所述第一电极相连；所述高压二极管的正极与所述第二电极相连；或，所述摩擦层由强正电荷亲和能力的材料构成；所述高压二极管的正极与所述第一电极相连；所述高压二极管的负极与所述第二电极相连。