[发明专利]柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统

权利要求书

1.一种柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：柔性封装腔以及设置在所述柔性封装腔腔体内部的第一导电层、第二导电层、第一摩擦层以及与所述第一摩擦层材质不同的第二摩擦层；

所述第一导电层和所述第二导电层分别固定设置在所述柔性封装腔的一组相对内壁上，所述第一导电层面向所述第二导电层的一面固定设置有所述第一摩擦层，所述第二导电层面向所述第一导电层的一面固定设置有所述第二摩擦层；所述第一导电层与所述第二导电层电性连接，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层之间存在间隔距离；

在所述第一导电层、所述第二导电层的相对方向上，所述柔性封装腔受压变形时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层能够相互靠近并接触；所述柔性封装腔所受压力减小时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层能够脱离接触并相互远离。

2.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：

所述第一导电层包括第一柔性基底层和第一电极层，所述第一柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第一电极层固定安装在所述第一柔性基底层靠近所述第一摩擦层的面上；

和/或，所述第二导电层包括第二柔性基底层和第二电极层，所述第二柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第二电极层固定安装在所述第二柔性基底层靠近所述第二摩擦层的面上。

3.根据权利要求2所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一柔性基底层和/或所述第二柔性基底层与所述柔性封装腔为材质相同的一体绝缘结构。

4.根据权利要求2或3所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层与所述第一电极层为相同材质的一体导电结构或者所述第二摩擦层与所述第二电极层为相同材质的一体导电结构。

5.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一导电层和/或所述第二导电层包括柔性基底和与所述柔性基底混合形成柔性导电膜层的导电介质。

6.根据权利要求1、2、3、5中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层朝向远离对侧摩擦层的方向拱起。

7.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层的材质和所述第二摩擦层的材质在摩擦带电序列中不相邻。

8.根据权利要求7所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和所述第二摩擦层为柔性膜层，材质分别为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、碳纳米管、弹性硅胶、环氧树脂、溴化丁基橡胶以及尼龙材料中的一种。

9.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述柔性封装腔为绝缘材料，包括橡胶、硅胶、弹性树脂以及聚酰亚胺中的至少一种。

10.根据权利要求1、2、3、5、7、8、9中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层面向所述第二摩擦层的一面和/或所述所述第二摩擦层面向所述第一摩擦层的一面上设置有微纳结构。

11.一种无源轮胎监测系统，用于监测轮胎状态，其特征在于，包括：设置在所述轮胎内部依次电性连接的能量收集模块、能量管理模块以及传感器模块；

所述能量收集模块包括至少一个权利要求1至10中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，每个所述柔性摩擦纳米发电机固定设置在所述轮胎的胎面内表面或胎侧内表面上，并能够将其产生的交流电通过能量管理模块转化为直流电供给至所述传感器模块，所述传感器模块在所述能量收集模块的供能下实时测量轮胎的状态参数。

12.根据权利要求11所述的无源轮胎监测系统，其特征在于：所述柔性摩擦纳米发电机固定安装在所述胎面内表面的周向中心线上。