[发明专利]基于摩擦纳米发电机的压力传感器

说明书

本发明提供一种基于摩擦纳米发电机的压力传感器，包括：摩擦纳米发电机及与所述压力摩擦纳米发电机连接的感应元件。本发明提供的基于摩擦纳米发电机的压力传感器通过摩擦纳米发电机将机械能有效地转化为电能，以实现白驱动，避免了压力传感器需要额外能量驱动的情况，从而提高了压力传感器的适应性，还可以大大降低系统的尺寸和重量。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，特别涉及一种基于摩擦纳米发电机的压力传感器。

背景技术

随着人们生活水平的提高和技术的不断发展，越来越多的智能电子器件进入我们的生活，其中的核心部件传感器担负着感知周围环境和外界变化的作用。

然而，现有的传感器大都基于有源电子器件来设计，无论在进行信号采集还是信号处理都需要额外的能量供给，这不仅缩短了传感器的使用寿命和续航本领，同时也限制了传感器的适用范围。

发明内容

鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于摩擦纳米发电机的压力传感器。

本发明提供一种基于摩擦纳米发电机的压力传感器，包括：摩擦纳米发电机及与所述压力摩擦纳米发电机连接的感应元件。

根据一些实施方式，所述摩擦纳米发电机包括下支撑板、电极、下垫片、振动膜、上垫片及上支撑板，所述电极固定于所述下支撑板的上表面，所述下垫片设置于所述电极的两端且固定于所述下支撑板的上表面，所述振动膜固定于所述下垫片的上表面，所述上垫片与所述下垫片相对设置，所述上垫片的下表面固定于所述振动膜的上表面，所述上支撑板固定于所述上垫片的上表面。

根据一些实施方式，所述摩擦纳米发电机包括下支撑板、电极、振动膜、上支撑板及弹簧，所述下支撑板与所述上支撑板相对设置并通过所述弹簧相连接，所述电极固定于所述上支撑板，所述振动膜固定于所述下支撑板。

根据一些实施方式，所述摩擦纳米发电机包括下支撑板、电极及振动膜，所述下支撑板、电极、振动膜均为叶片式结构且同轴设置，所述下支撑板、振动膜固定，所述电极可绕中心轴旋转。

根据一些实施方式，所述摩擦纳米发电机还包括安装管，所述上支撑板设有凹槽，所述安装管固定于所述上支撑板的凹槽。

根据一些实施方式，所述感应元件设置于所述安装管中，所述感应元件的底面与所述上支撑板的凹槽的底面贴合。

根据一些实施方式，所述感应元件放置于所述摩擦纳米发电机附近固定位置与所述摩擦纳米发电机串联。

根据一些实施方式，所述感应元件为弹性泡沫状导电物体。

根据一些实施方式，所述感应元件可选聚氨酯、聚酰亚胺、三聚氰胺、聚氯乙烯或酚醛作为弹性泡沫骨架，并与石墨烯、导电炭黑、碳纳米管或细菌纤维素复合而制成。

根据一些实施方式，所述感应元件为聚酰亚胺与二维导电材料石墨烯制备而成的弹性气凝胶。

根据一些实施方式，还包括若干LED灯，用于可视化显示电流。

本发明的基于摩擦纳米发电机的传感器的有益效果为：

1、通过摩擦纳米发电机将机械能有效地转化为电能，以实现自驱动，避免了压力传感器需要额外能量驱动的情况，从而提高了压力传感器的适应性，还可以大大降低系统的尺寸和重量。

2、采用摩擦纳米发电机与弹性气凝胶组合而成，结构简单、制作简便、成本低、灵敏度高，实现了对不同压力的快速响应。

3、采用机械性能优异的弹性气凝胶作为感应元件，可以在多次压力循环后保持较好的机械循环性能，稳定性好、使用寿命长。

4、可根据实际需求设计出不同材料、不同形状规则的弹性气凝胶作为感应元件，以实现不同压力的检测，适用范围广。

附图说明