[发明专利]一种风铃式摩擦纳米发电机及其制作方法

说明书

本发明公开了一种风铃式摩擦纳米发电机及其制作方法，属于自供能技术领域，包括封装腔、设置在封装腔内的摆动单元；所述封装腔上设有通风口，内部设有电极，所述电极包括相对设置在封装腔两个内表面的电极层；所述摆动单元包括摆动薄膜和摩擦薄膜，所述摆动薄膜一端连接封装腔顶部，另一端连接摩擦薄膜，用于带动摩擦薄膜摆动，所述摩擦薄膜在摆动过程能够与电极层接触。本发明可充分将环境微弱风能或人体呼吸气流微能量转换为电信号输出，解决了现有摩擦纳米发电机使用场景有限，以及无法收集较小风能的问题。

技术领域

本发明属于自供能技术领域，涉及能量采集、清洁能源及自供能技术领域，尤其涉及一种风铃式摩擦纳米发电机及其制作方法。

背景技术

无论是工业设备、家庭用电还是小型化便携电子设备都离不开电能的供应。随着能源紧缺问题日益严峻，急需开发新的能量采集技术实现对日常清洁能源，如风能、人体运动机械能或海洋能等的收集，这类清洁能源具有储藏丰富、分布广泛、规模巨大等诸多优点，却往往被人们所忽略。

现有的新型能源技术，如太阳能、燃料电池等，可从一定程度上解决能源紧缺问题，但太阳能技术受限于自然天气等因素影响，燃料电池则存在着燃料携带及安全使用等问题。因此，出现了新型自供能技术，可将周围环境中广泛存在的振动能、人体动能、热能、噪声等能量源源不断地转换为电能，实现对传感器及其它电子元件的永久性供电，颠覆了传统有源器件技术和现有的新型能源技术。但传统的自供能技术主要是基于压电效应、电磁感应及光伏效应，这类技术普遍存在成本高、构造复杂、体积巨大、应用面窄等问题，限制了自供能技术的进一步发展。而基于摩擦起电与静电感应耦合作用的摩擦纳米发电机，具有结构简单、输出功效高、制造成本低、适用范围广以及可设计性强等优点，可通过不同结构设计广泛应用于环境中各种形式的能源收集，如风能、人体运动机械能或海洋能等，并将其转化为电信号输出。通过发电机可将这类清洁能源转化为电能储存，并进一步为微型电子设备供电，实现无需外部电源供电的自供能技术的普遍应用。

目前，摩擦纳米发电机已广泛应用于环境机械能收集，并将所采集的能量存储为电子设备供电。风能作为自然界最广泛存在的一种清洁能源之一，通过设计适用于风能采集的发电机结构，实现将风能转换为电信号输出，可大大缓解当今所面临的能源危机。现有技术所研制的风能采集摩擦纳米发电机多基于旋转型，即通过风力带动发电机旋转从而产生电信号输出，但这类风能采集摩擦纳米发电机的尺寸较大，需要较大风能才能驱动，仅适于在风速较大、较快的场景使用，对于微弱风能场景，由于风力不足以驱动发电机，所以无法实现正常工作。

因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种风铃式摩擦纳米发电机及其制作方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种风铃式摩擦纳米发电机及其制作方法，解决了现有摩擦纳米发电机使用场景有限，以及无法收集较小风能的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种风铃式摩擦纳米发电机，包括封装腔、设置在封装腔内的摆动单元；

所述封装腔上设有通风口，内部设有电极，所述电极包括相对设置在封装腔两个内表面的电极层；

所述摆动单元包括摆动薄膜和摩擦薄膜，所述摆动薄膜一端连接封装腔顶部，另一端连接摩擦薄膜，用于带动摩擦薄膜摆动，所述摩擦薄膜在摆动过程能够与电极层接触。

进一步地，所述摩擦薄膜为空心圆柱摩擦薄膜，所述空心圆柱摩擦薄膜为长方形薄膜卷曲成的圆柱体，材料为具有摩擦负极性的柔性有机聚合物薄膜材料，可为聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷或聚氯乙烯或聚酰亚胺，所述空心圆柱摩擦薄膜的厚度范围为100μm～250μm。

更进一步地，所述空心圆柱摩擦薄膜底面圆处分别设置有圆形薄膜，所述圆形薄膜与空心圆柱摩擦薄膜底面圆的直径和材料均一致。

更进一步地，所述电极还包括相对设置在封装腔另外两个内表面的电极片，高度与圆形薄膜等高。