[发明专利]钟摆式摩擦纳米发电机及能量收集器

权利要求书

1.一种钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：

壳体，内部具有一空腔；

一叶片式摆动结构，位于该壳体的空腔中，包含：轴结构，固定于该壳体内部；N个叶片，N≥2，套接于所述轴结构上；以及一结构层，设置于所述叶片的末端；以及

电极层，位于壳体的内表面上，包含间隔开的第一电极层和第二电极层；

其中，所述叶片式摆动结构的重量分布不均匀，所述结构层与所述电极层之间存在间隙，所述结构层本身携带有电荷或者在随着叶片式摆动结构摆动的过程中会产生电荷。

2.根据权利要求1所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述结构层为表面带有电荷存储材料的基底层；

可选的，所述基底层为亚克力板；

可选的，所述电荷存储材料为聚合物薄膜，优选驻极体材料；

可选的，所述壳体为封闭式结构，所述壳体的外形包括如下形状的一种或其组合：圆筒形、球体以及立方体；

可选的，所述结构层与所述电极层之间的间隙介于0.2mm-1mm之间。

3.根据权利要求1所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，还包括：

分布式摩擦层，位于能与叶片式摆动结构在摆动过程中接触的范围内，与结构层的材料位于不同的摩擦电序列，一端固定于壳体内壁上，另一端为自由端。

4.根据权利要求3所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，

所述结构层为如下结构的一种或几种：基底层，表面带有金属层的基底层，以及表面带有介电层的基底层；

所述分布式摩擦层的材料为如下材料的一种或几种：毛皮、高分子薄膜材料；

可选的，所述基底层为亚克力板，所述介电层的材料为高分子介电材料；

可选的，所述高分子薄膜材料为驻极体材料。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述叶片的分布形式为如下形式：

所述叶片的个数N为偶数，每两个叶片设置于同一条直线上形成一个叶片组，多个叶片组均套接于所述轴结构上；

优选的，N≥4，多个叶片组之间存在间距，且多个叶片组平行设置，对应所述结构层连接于多个叶片组的平行末端之间；

可选的，设置于同一条直线上的两个叶片一体成型。

6.根据权利要求5所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，

所述N个叶片重量相等，其中一组平行末端的结构层上固定有质量块；或者，

一组平行末端的叶片总重量大于另一组平行末端的叶片总重量。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述叶片的分布形式为如下形式：

N个叶片之间间隔预设角度分布，且N个叶片的重量分布不均匀。

8.根据权利要求1至5、7中任一项所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，

所述叶片包含空心中心和叶片本体，叶片本体的首端连接所述空心中心，所述结构层设置于该叶片本体的末端，基于该空心中心将所述叶片套接于所述轴结构上；

可选的，该轴结构包含：中心轴；以及轴承，位于中心轴和空心中心之间；

可选的，N个叶片中，一部分叶片本体为实心结构，另一部分叶片本体为空心结构。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的钟摆式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一电极层与所述第二电极层交替设置；

可选的，三个近邻的电极层为一组或两个近邻的电极层为一组，在三个近邻的电极层为一组的情况下，三个电极层构成两个发电单元，位于中间的电极层为公共电极层，两个发电单元并联连接；在两个近邻的电极层为一组的情况下，两个电极层构成一个发电单元，多个发电单元并联或串联进行输出；

可选的，电极层的厚度介于50nm-1mm之间。

10.一种能量收集器，其特征在于，包含权利要求1至9中任一项所述的钟摆式摩擦纳米发电机；

可选的，该能量收集器为海浪能收集器。