[发明专利]电荷穿梭纳米发电机及供能器件

权利要求书

1.一种电荷穿梭纳米发电机，其特征在于，包括：

主发电机，包括间隔设置的第一主发电机电极和第二主发电机电极；

载流子约束结构，包括间隔设置的第一载流子约束结构和第二载流子约束结构；其中，第一主发电机电极与第一载流子约束结构电学连接，构成正导电域；第二主发电机电极与第二载流子约束结构电学连接，构成负导电域；以及

载流子提供源，具有两个输出端，用于向正导电域和负导电域分别注入对应电性的载流子，载流子包括：电子或离子；

其中，随着主发电机中第一主发电机电极和第二主发电机电极之间的电容发生变化，使得带有正电的载流子被约束在正导电域中来回穿梭运动，带有负电的载流子被约束在负导电域中来回穿梭运动，在正导电域和负导电域均产生电能。

2.根据权利要求1所述的电荷穿梭纳米发电机，其特征在于，所述主发电机还包括主发电机电介质层，该主发电机电介质层设置于第一主发电机电极和第二主发电机电极之间；

可选的，所述主发电机包括以下类型发电机的至少一种：

接触-分离式纳米发电机、滑动式纳米发电机、旋转式纳米发电机、自由摩擦层式纳米发电机。

3.根据权利要求2所述的电荷穿梭纳米发电机，其特征在于，

所述接触-分离式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极以及主发电机电介质层，主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，主发电机电介质层与第二主发电机电极相对设置，且能够发生接触-分离；或者，

所述接触-分离式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极、第一主发电机电介质层以及第二主发电机电介质层，第一主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，第二主发电机电介质层与第二主发电机电极固定，第一主发电机电介质层与第二主发电机电介质层能够发生接触-分离；

可选的，所述滑动式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极以及主发电机电介质层，主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，主发电机电介质层与第二主发电机电极相对设置，且能够发生相对平移滑动摩擦；或者，

所述滑动式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极、第一主发电机电介质层以及第二主发电机电介质层，第一主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，第二主发电机电介质层与第二主发电机电极固定，第一主发电机电介质层与第二主发电机电介质层能够发生相对平移滑动摩擦；

可选的，所述旋转式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极以及主发电机电介质层，主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，主发电机电介质层与第二主发电机电极相对设置，主发电机电介质层与第二主发电机电极之间能够发生相对旋转摩擦；或者，

所述旋转式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极、第一主发电机电介质层以及第二主发电机电介质层，第一主发电机电介质层与第一主发电机电极固定，第二主发电机电介质层与第二主发电机电极固定，第一主发电机电介质层与第二主发电机电介质层之间能够发生相对旋转摩擦；

可选的，所述自由摩擦层式纳米发电机包括：第一主发电机电极、第二主发电机电极以及自由摩擦层，自由摩擦层在第一主发电机电极和第二主发电机电极之间进行自由运动，从而分别与第一主发电机电极和第二主发电机电极发生摩擦。

4.根据权利要求3所述的电荷穿梭纳米发电机，其特征在于，所述接触-分离式纳米发电机还包括弹性连接层；

对于包括第一主发电机电极、第二主发电机电极以及主发电机电介质层的接触-分离式纳米发电机，所述弹性连接层设置于主发电机电介质层与第二主发电机电极之间，用于弹性连接主发电机电介质层与第二主发电机电极；或者，

对于包括第一主发电机电极、第二主发电机电极、第一主发电机电介质层以及第二主发电机电介质层的接触-分离式纳米发电机，所述弹性连接层设置于第一主发电机电介质层与第二主发电机电介质层之间，用于弹性连接第一主发电机电介质层与第二主发电机电介质层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电荷穿梭纳米发电机，其特征在于，载流子提供源为电源或者泵浦发电机单元。