[发明专利]基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器及制造方法

说明书

本申请实施例公开了一种基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器及制造方法，所述角度传感器包括：第一转盘，所述第一转盘包括第一角度传感器摩擦层和第一角度传感器电极层，所述第一角度传感器摩擦层为各向异性纳米纤维薄膜材料；第二转盘，所述第二转盘包括第二角度传感器摩擦层和第二角度传感器电极层，所述第二角度传感器摩擦层为各向异性纳米纤维薄膜材料；检测单元，用于检测所述第一角度传感器电极层和所述第二角度传感器电极层之间输出的电信号；计算单元，用于根据所述电信号确定所述第一转盘和第二转盘的相对旋转角度。本申请实施例利用各向异性摩擦电纳米发电机制备角度传感器，实现各向异性摩擦电纳米发电机在信息层面的应用。

技术领域

本申请涉及摩擦电纳米发电机技术领域，特别是涉及一种基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器及制造方法。

背景技术

摩擦电纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)是一种能量产生单元，在其内部的电路中，由于摩擦起电效应，两个摩擦电极性不同的摩擦材料薄层之间会发生电荷转移而使得二者之间形成一个电势差；在外部电路中，电子在电势差的驱动下在两个分别粘贴在摩擦材料层背面的电极之间或者电极与地之间流动，从而来平衡这个电势差。其具有体积小，能够将微弱的机械能转化为电能输出的特点。

然而，现有技术中对摩擦电纳米发电机的使用及研究仅集中在能量的角度，例如，对摩擦电纳米发电机输出电能的收集或使用。

发明内容

本申请实施例中提供了一种基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器及制造方法，以利于解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器，其特征在于，包括：第一转盘、第二转盘、检测单元和计算单元；

第一转盘，所述第一转盘包括第一角度传感器摩擦层和第一角度传感器电极层，所述第一角度传感器摩擦层为各向异性纳米纤维薄膜材料；

第二转盘，所述第二转盘包括第二角度传感器摩擦层和第二角度传感器电极层，所述第二角度传感器摩擦层为各向异性纳米纤维薄膜材料；

所述第一转盘和所述第二转盘被配置为：所述第一转盘和所述第二转盘可相对转动，当所述第一转盘和所述第二转盘相对转动时，所述第一角度传感器摩擦层和所述第二角度传感器摩擦层相互摩擦，且在所述第一角度传感器电极层和所述第二角度传感器电极层之间产生电势差；

所述检测单元，用于检测所述第一角度传感器电极层和所述第二角度传感器电极层之间输出的电信号；

所述计算单元，用于根据所述电信号确定所述第一转盘和第二转盘的相对旋转角度。

在一种可选实施例中，所述第一转盘和所述第二转盘平行设置，所述第一转盘和所述第二转盘沿垂直于所述第一转盘或所述第二转盘所在平面的轴心旋转。

在一种可选实施例中，所述第一转盘和/或所述第二转盘为圆形，所述轴心穿过所述第一转盘和/或所述第二转盘的圆心点。

在一种可选实施例中，在初始位置时，所述第一角度传感器摩擦层和所述第二角度传感器摩擦层中纳米纤维的相对角度为0°。

在一种可选实施例中，所述第一角度传感器摩擦层为聚偏氟乙烯纳米纤维膜，所述第二角度传感器摩擦层为尼龙纳米纤维膜。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于各向异性摩擦电纳米发电机的角度传感器的制造方法，包括：

采用静电纺丝方法制备各向异性纳米纤维薄膜材料；

将所述各向异性纳米纤维薄膜材料作为上述第一方面任一项所述的角度传感器的第一角度传感器摩擦层和第二角度传感器摩擦层，组装获得所述各向异性摩擦电纳米发电机。