[发明专利]一种基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器

权利要求书

1.一种基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，包括：

内部具有腔室的保护壳体(2)、受冲层(1)、往复运动件(15)、及摩擦发电组件(14)；

所述受冲层(1)设置于所述保护壳体(2)的顶部，所述往复运动件(15)和摩擦发电组件(14)设置于所述保护壳体(2)内部腔室里，并且所述摩擦发电组件(14)设置于所述往复运动件(15)上方；

所述往复运动件(15)包括弹性层(9)、和固定在弹性层(9)中的质量块(10)，在外冲击力作用下质量块(10)在弹性层(9)的束缚下做往复运动；

所述摩擦发电组件(14)从上至下依次包括：第一绝缘层(3)、第一电极层(5)、第一摩擦层(7)、第二摩擦层(8)、第二电极层(6)、和第二绝缘层(4)，且所述第一摩擦层(7)和第二摩擦层(8)之间间隔一段距离，所述第一电极层(5)和第二电极层(6)分别通过导电胶与外接引线相连、并且所述外接引线从保护壳体(2)引出；所述第一绝缘层(3)和第二绝缘层(4)分别用于对所述第一电极层(5)和第二电极层(6)的绝缘封装；

上述检测传感器在外冲击力作用于受冲层(1)时，所述往复运动件(15)中的质量块(10)在弹性层(9)的束缚下做往复运动使第一摩擦层(7)和第二摩擦层(8)对应表面相互接触与分离从而产发电荷，并通过分别与第一电极层(5)和第二电极层(6)相连的外接引线引出电信号。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述受冲层(1)下表面设有凹槽(13)。

3.根据权利要求2所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述凹槽(13)的深度为0.1mm～3mm。

4.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述保护壳体(2)为金属材料、或为金属/非金属复合材料；所述第一绝缘层(3)和第二绝缘层(4)均为具有良好的柔韧性和一定的机械强度的聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂、环氧树脂、硫化橡胶、或者硅橡胶；所述第一电极层(5)和第二电极层(6)均为风干或固化的导电银浆、导电碳浆、真空蒸镀的铬/金层、真空蒸镀的镍/铜层、石墨烯、或者银纳米线，其厚度为0.02～5μm；所述弹性层(9)为三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、聚酰胺弹性体、聚苯乙烯弹性体、共聚酯弹性体、聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体、或者有机硅/氟弹性体。

5.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述质量块(10)数目为一个或多个，且所述质量块(10)通过粘结、铆接、或者螺纹连接方式与所述弹性层(9)相固定。

6.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述摩擦发电组件(14)数目为一组或多组；当所述摩擦发电组件(14)数目为多组时，多个所述摩擦发电组件(14)设置在所述往复运动件(15)的两侧或同侧。

7.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述第一摩擦层(7)和第二摩擦层(8)之间设置垫片(11)，其厚度为50μm～3mm。

8.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的高灵敏度冲击检测传感器，其特征在于，所述第一摩擦层(7)和第二摩擦层(8)，其中一摩擦层所用材料为负极性材料，包括聚偏氟乙烯纳米纤维膜、聚偏氟乙烯共聚物纳米纤维膜、聚偏氟乙烯纳米材料纤维复合膜、聚四氟乙烯驻极体纳米纤维膜、聚丙烯驻极体纳米纤维膜、和聚酯驻极体纳米纤维膜中的任意一种或多种，其厚度为5～500μm；

另一摩擦层所用的材料为正极性材料，包括蚕丝及其织物膜、棉及其织物、聚氨酯纳米纤维膜、聚酰亚胺纳米纤维膜、纤维素纳米纤维膜、聚苯乙烯基纳米纤维膜、聚乙烯醇纳米纤维膜、和聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜中的任意一种或多种，其厚度为5～500μm。