[发明专利]柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统

说明书

本发明涉及纳米新能源技术领域，尤其涉及一种柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统。本发明的柔性摩擦纳米发电机包括柔性封装腔、分别固定设置在柔性封装腔两相对内壁上的两导电层，以及分别固定设置在两导电层上的两摩擦层，两导电层电性连接，两摩擦层间存在间隔距离；当以上结构在两导电层的相对方向上受压时两摩擦层能够接触产生正负静电荷，当所受压力减小时两摩擦层脱离接触，电子在两电极层间流动形成交流电。本发明的柔性摩擦纳米发电机的结构简单、耐潮、稳定性和柔性优良。本发明的无源轮胎监测系统利用本发明的柔性摩擦纳米发电机为其提供电能，进而实现在不额外接入其他电源的情况下执行监测轮胎状态的任务。

技术领域

本发明属于纳米新能源技术领域，特别地，涉及一种柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统。

背景技术

摩擦纳米发电机的发电原理是，当两种不同材料在机械力的作用下相接触时，它们的表面由于接触起电作用会产生正负静电荷；而当这两种材料分离时，接触起电产生的正负电荷随之发生分离，进而在两种材料的电极间产生感应电势差并感生出电子；如果两种材料的电极之间接入负载或者处于短路状态，以上感应电势差就会驱动感生的电子通过外电路在两个电极之间流动进而形成交流电。

现有的摩擦纳米发电机，为保证其能够源源不断地发电，常处于机械力的持续作用下，本身结构的稳定性和可靠性差，并且会严重影响其安装位置在受力时的力学性能；同时，摩擦纳米发电机中的摩擦材料或者电极，长期呈裸露受潮状态，对摩擦纳米发电机的电输出性能和能量转化效率均有不利影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性摩擦纳米发电机，该柔性摩擦纳米发电机的结构简单，稳定性和柔性良好，耐潮可靠。

本发明还提出了一种无源轮胎监测系统，该无源轮胎监测系统利用本发明的柔性摩擦纳米发电机为其提供电能，进而实现在不额外接入其他电源的情况下执行监测轮胎状态的任务。

本发明的柔性摩擦纳米发电机，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。