[发明专利]一种能够回收能量的静电除尘黑板擦

权利要求书

1.一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，所述静电除尘黑板擦包括壳体、擦板、集灰盒、抽气装置、静电摩擦体、弹性连接件、亚克力板、开关、发电装置、储能装置、整流电路；其中集灰盒设置于壳体内，通过轨道与壳体固定连接，集灰盒上具有抽气孔；抽气装置设置于壳体外，位于集灰盒的右侧，且抽气装置与抽气孔相连；发电装置在壳体内部，位于集灰盒的上方，由混合纳米发电机组成；储能装置位于抽气装置上方，并且与发电装置和抽气装置电性相连，储能装置内有可充电锂电池；静电摩擦体设置于壳体的底部外，且静电摩擦体上具有通气孔，使得擦板部分与集灰盒连通；弹性连接件连接擦板和静电摩擦体。

2.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，所述抽气装置由抽气泵组成，其依靠储能装置为其提供电能进行工作，通过抽气孔将静电摩擦体吸附的粉尘吸至集灰盒。

3.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，所述发电装置由混合纳米发电机组成，该混合纳米发电机包括一个摩擦电发电单元和一个压电发电单元；所述的摩擦电发电单元与压电发电单元通过外部整流电路与储能装置相连；其中所述摩擦电发电单元包括第一电极层，位于第一电极层上方并与其面对面设置的摩擦层以及位于摩擦层上方的第二电极层，所述第一电极层和摩擦层之间通过弹性连接件相连；摩擦电发电单元与压电发电单元中间放置一块亚克力板，所述压电发电单元包括置于亚克力板上的第三电极层，垂直生长在所述第三电极层上方的压电纳米线阵列，位于压电纳米线阵列上方的第一高分子聚合物绝缘层和位于所述第一高分子聚合物绝缘层上方的第四电极层；其中,所述第一电极层和所述第二电极层是所述摩擦电发电单元的输出电极,所述第三电极层和第四电极层是所述压电发电单元的输出电极。

4.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，所述擦板部分使用位于摩擦序列表末端的材料制作；所述静电摩擦体部分采用位于摩擦序列表首端的材料制作；在进行擦黑板动作过程中，擦板部分与黑板面接触并摩擦，静电摩擦体与擦板部分接触并摩擦，由此产生大量的静电荷，可有效地从源头上吸附粉尘。

5.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，四个电极层选用束缚电子能力较弱的金属导电材料，为Cu、Al或其合金，摩擦层选用束缚电子能力较强的非金属绝缘材料，为PTFE或PVDF，摩擦层与电极层的厚度均为50μm-1mm。

6.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，摩擦电发电单元和压电发电单元分别设置于亚克力板的两面，且接触面积相等，压电纳米线阵列选用ZnO材料。

7.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，为防止粉尘从弹性连接的侧边飞扬，可在弹性连接的侧壁增加可伸缩的海绵进行阻挡。

8.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，在擦黑板过程中，弹性连接件受到来自手部的压力而收缩，往复的擦黑板动作使得擦板在与黑板面进行摩擦的同时，擦板也与静电摩擦体相互接触并发生摩擦运动；基于摩擦起电和静电除尘原理，黑板面上的粉尘由摩擦产生的静电吸附，经由通气孔被抽气装置吸到集灰盒中，达到吸附除尘的效果。

9.如权利要求1所述的一种能够回收能量的静电除尘黑板擦，其特征在于，在擦黑板过程中，往复的擦黑板运动使得发电装置中的混合纳米发电机工作，实现将机械能转化为电能加以回收利用；首先，在进行往复的擦黑板动作时，黑板擦受到来自手部的压力使得压电发电单元中的压电纳米线阵列不断弯曲恢复，在第三电极层与第四电极层之间形成电势差，根据压电效应，压电纳米发电单元产生电能；再者，擦黑板的往复动作使得摩擦电发电单元中的第一电极层和摩擦层不断地接触分离，第一电极层既充当摩擦层又充当电极层，第一电极层与摩擦层之间由于材料电负性悬殊产生电子的得失进而形成电势差，根据摩擦生电和静电感应原理，摩擦纳米发电单元产生电能；然后，经由外部整流电路，将发电装置产生的电能储存到储能装置中，为抽气装置提供电能，实现将机械能转化为电能回收利用。