[发明专利]一种摩擦纳米发电机、发电方法及发电系统

权利要求书

1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：支撑结构、第一柔性基板、第二柔性基板、以及重物；

所述支撑结构为具有弹性的螺旋结构，所述重物位于所述支撑结构的中心；

所述支撑结构包括多段连接的骨架，至少部分所述骨架位于不同的平面内，所述第一柔性基板沿着所述支撑结构的中心轴线环绕且贴合于各所述骨架靠近所述支撑结构中心的一侧，所述第二柔性基板沿着所述支撑结构的中心轴线环绕且贴合于各所述骨架远离所述支撑结构中心的一侧；

所述第一柔性基板面向所述支撑结构中心的一侧设置有第一摩擦结构，所述第二柔性基板远离所述支撑结构中心的一侧设置有第二摩擦结构，所述第一摩擦结构与所述第二摩擦结构在所述第一柔性基板表面上的正投影交叠；

在外力的作用下所述重物发生振动，所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形，使得所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生接触和分离并产生电压信号；

所述第一摩擦结构设置有多个，所述第二摩擦结构设置有多个，各所述第一摩擦结构和各所述第二摩擦结构均沿着所述支撑结构的中心轴线的环绕方向排布。

2.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一柔性基板面向所述支撑结构中心的一侧还设置有多条第一连接线，每条所述第一连接线与部分所述第一摩擦结构电连接；所述第二柔性基板远离所述支撑结构中心的一侧还设置有多条第二连接线，每条所述第二连接线与部分所述第二摩擦结构电连接；

与同一条所述第一连接线电连接的多个所述第一摩擦结构，以及与同一条所述第二连接线电连接的多个所述第二摩擦结构平行设置。

3.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦结构包括第一电极；所述第二摩擦结构包括第二电极和介电层，所述介电层位于所述第二电极背离所述第二柔性基板的一侧，所述介电层与所述第一电极在所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形时发生接触和分离；

或，所述第一摩擦结构包括第一电极和介电层，所述介电层位于所述第一电极背离所述第一柔性基板的一侧，所述第二摩擦结构包括第二电极，所述介电层与所述第二电极在所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形时发生接触和分离。

4.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦结构包括第一电极和第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一电极远离所述第一柔性基板的一侧；

所述第二摩擦结构包括：依次层叠设置的第二电极、第二绝缘层和第三电极，所述第二电极位于所述第二柔性基板与所述第二绝缘层之间，所述第二摩擦结构设置有多个，各所述第二电极之间电连接，各所述第三电极之间电连接；所述第二电极和所述第三电极均用于接收从所述摩擦纳米发电机外部注入的不同极性的电荷；

所述第一绝缘层与所述第三电极在所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形时发生接触和分离。

5.如权利要求4所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第二电极中注入正极性电荷，所述第三电极中注入负极性电荷，所述第一绝缘层为由强正电荷亲和能力的材料构成；

或，所述第二电极中注入负极性电荷，所述第三电极中注入正极性电荷，所述第一绝缘层为由强负电荷亲和能力的材料构成。

6.如权利要求4所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第二电极与所述第三电极注入电荷后形成的压差不大于所述第二绝缘层的击穿电压。

7.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述支撑结构在第一平面上的正投影外轮廓形状为四边形、圆形或椭圆形；

其中所述第一平面与所述第一柔性基板的表面垂直。

8.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机用于收集海洋能；

所述摩擦纳米发电机还包括封装结构，所述封装结构为球形或方形。

9.一种发电系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一项所述的摩擦纳米发电机，各所述摩擦纳米发电机之间彼此电连接。