[发明专利]一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机及其制作方法，利用3D打印机进行制作，包括框架、基座、手柄及摩擦单元，框架包括固定框架和移动框架，固定框架分别设置于地面上，移动框架分别设置于固定框架的外侧，基座包括移动基座和固定基座，移动基座和固定基座均有多个，各个移动基座和固定基座等间距间隔设置于框架上，固定基座的两端分别与固定框架固定连接，移动基座的两端穿过固定基座，与移动框架固定连接；所述摩擦单元分别设置于相邻的两个基座的下端面和上端面。本发明能够提高摩擦纳米发电机输出性能，降低摩擦纳米发电机的制作成本。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机及其制作方法。

背景技术

随着全球变暖和能源危机的不断加剧，寻找绿色新能源减少碳排放以缓解当前能源压力是人类发展的重要挑战之一。摩擦纳米发电机作为一种新兴的能量收集与转换装置，其构造简单，选材广泛，成本低廉，能量转换效率高，理论上可以实现对自然界中所有形式机械能的收集。另外，随着人类世界智能化水平的不断提高，便携式电子设备、物联网等高端智能化电子设备已遍布在人类环境中，用以提供无线通信、健康监控、环境监测控制等重要数据，这些电子器件的电池需定期维护和更换，其成本极其高昂，迫切需求创新性思路解决这一难题。基于摩擦纳米发电机组成的自驱动系统可以很好解决这一难题。

现有摩擦纳米发电机仍存在一些技术不足之处，其作为自驱动能量源，实用化推广在很大程度上依赖于其个性化结构的设计及加工，而高成本、低效率、低精度的传统减材加工方法束缚了它的发展应用。3D打印技术是近年来飞速发展的一种增材制造技术，在空间立体模型的制作上具有得天独厚的优势，理论上可以加工任意复杂结构的三维模型，并且3D打印技术与创新性产品设计的结合，也是未来高端装备制造业绿色智能化发展的必然趋势，被认为是第三次工业革命的核心技术之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机及其制作方法，能够提高摩擦纳米发电机输出性能，降低摩擦纳米发电机的制作成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机，包括框架、基座、手柄及摩擦单元，所述框架包括固定框架和移动框架，固定框架和移动框架均有两个，两个固定框架分别设置于地面上，两个移动框架分别设置于固定框架的外侧，基座设置于固定框架之间，包括移动基座和固定基座，移动基座和固定基座均有多个，各个移动基座和固定基座等间距间隔设置于框架上，且移动基座和固定基座相互平行设置，固定基座的两端分别与固定框架固定连接，所述固定框架上开设有滑动卡槽，移动基座的两端穿过滑动卡槽，与移动框架固定连接；两个移动框架的上端均对应开设有通孔，手柄的两端分别穿过通孔，与移动框架固定连接；所述摩擦单元包括第一摩擦单元和第二摩擦单元，第一摩擦单元和第二摩擦单元分别设置于相邻的两个基座的下端面和上端面。

优选的，所述第一摩擦单元包括第一摩擦层，第一摩擦层设置于位于下方的基座的上端面上，第二摩擦单元包括第二摩擦层及金属电极板，第二摩擦层贴在金属电极板上，金属电极板贴附在位于下方的基座的下表面上，第一摩擦层和第二摩擦层的大小和形状相同，且位置相对应。

优选的，所述第一摩擦层和第二摩擦层采用介电常数相差较大的材料制成。

优选的，第一摩擦层采用属铜箔，第二摩擦层采用聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚对二甲苯薄膜，第一金属电极板采用金属铜箔。

优选的，每个所述固定框架上均开设有两条垂直于地面的滑动卡槽，移动框架上与滑动卡槽相对应的位置上设有凸起，凸起卡接于滑动卡槽内，使移动框架能够沿固定框架上下滑动。

优选的，所述基座的上表面和下表面采用平面结构、梯形结构、半圆形结构或三角形结构，相邻的两个基座相对的两个面的截面形状相同，摩擦单元的形状与基座的上表面和下表面的形状相对应。