[发明专利]收集声波能量的摩擦纳米发电机

说明书

本发明提供一种收集声波能量的摩擦纳米发电机，包括：亥姆霍兹共振腔、带声孔铝膜、导电油墨印刷电极FEP膜、固定底盖；其中，亥姆霍兹共振腔包括双圆柱细管与立方共振腔体，集中储存声波能量并放大声波振幅；带声孔铝膜固定于共振腔体下开口处，表面分布均匀小圆孔；导电油墨印刷电极FEP膜经细砂纸打磨与高压电场处理，固定于铝膜下方，与其贴合，背部印刷导电油墨；FEP随交变声压振动并与固定铝膜产生接触分离运动产生电能。本发明的能量收集装置对声波反应敏感，能量收集效率高，输出性能优异，可对小型传感器持续供电。

技术领域

本发明涉及能量收集装置，特别是涉及一种收集声波能量的摩擦纳米发电机装置。

背景技术

随着全球能源的快速消耗，开发利用新能源对于社会的发展及生态环境的保护尤为重要。摩擦纳米发电机利用纳米材料间的相对运动并相互作用，能有效收集低频振动能，并将其转化为电能。其发现与研究为振动能、风能、水能、生物能等诸多形式能量的收集利用提供了新的思路，为清洁废弃能源的开发开创了一种新模式，在新能源开发研究中具有里程碑的意义。生活中大量难以利用的废弃能源皆有望通过摩擦纳米发电机的方式回收利用。

声波是机械振动的一种特殊形式。作为一个清洁的、无处不在的、可持续发展的能源形式，声波是在我们生活中一种富足但被浪费的能量源。由于声波能本身是一种能量密度很低的能量源，所以目前还一直缺少有效的技术对环境中的声波能进行采集。若利用电磁感应发电的方式解决此问题，由于声波能量密度较小，并且声压交变迅速，使得导体极难在声波力的作用下产生显著运动，因此利用电磁感应收集声波能量难以实现。压电材料对轻微扰动具有很强的敏感性，其通常被用于传感领域，与超声波结合用于监测技术，具有很好的效果。但利用压电材料将声波能转换为具有一定功率的电能极为困难，因此目前压电材料也并非收集声波能量的最佳方式。摩擦纳米发电机利用材料间的相互作用，对外界扰动具有很强的敏感性，同时可有效收集环境能量产生可观电能输出，目前利用TENG(摩擦纳米发电机)原理收集声波能量进行发电具有部分研究，但发出的电能仍然不足，并且缺少成熟的理论及有效的技术优化其输出，使其在特定频率范围内产生最佳输出效果。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种摩擦纳米发电机，该摩擦纳米发电机可收集外界声波能量产生电能，并为电子器件供电。

本发明采用的技术手段如下：

一种收集声波能量的摩擦纳米发电机，

包括：亥姆霍兹共振腔、带声孔铝膜、导电油墨印刷电极FEP膜、固定底盖；

亥姆霍兹共振腔包括双圆柱细管与立方共振腔体；带声孔铝膜固定于立方共振腔体的下开口处，表面分布均匀小圆孔；

导电油墨印刷电极FEP膜经细砂纸打磨与高压电场处理，固定于带声孔铝膜下方，并与带声孔铝膜贴合，背部印刷导电油墨；

固定底盖将两膜与立方共振腔体固定。

进一步的，

其中，立方共振腔体的下部开口为正方形。

进一步的，

其中，带声孔铝膜相对较厚，分布均匀圆孔，将立方共振腔体内腔与带声孔铝膜与导电油墨印刷电极FEP膜之间间隙联通。

进一步的，

其中，导电油墨印刷电极FEP膜背部印刷导电油墨，FEP膜随声波振动并与带声孔铝膜不断接触分离并产生电能。

进一步的，其中，导电油墨电极由导电油墨印刷在FEP膜背部，厚度约为6微米，将FEP膜中产生的感应电荷导出。

附图说明