[发明专利]一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置

权利要求书

1.一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述装置包括空心圆柱外壳，位于空心圆柱外壳内部且与外壳两底面刚性连接的导轨，与导轨滑动连接的扇形柱状滑块，密封安装在圆柱外壳内部的第一摩擦发电单元、第二摩擦发电单元；其中第一摩擦发电单元包括分别对应于空心圆柱外壳内表面和扇形柱状滑块上的4个摩擦纳米发电机；每个摩擦纳米发电机包括位于导轨上且与导轨滑动连接的扇形柱状滑块，位于扇形柱状滑块表面的缓冲层，位于扇形柱状滑块缓冲层表面的第一摩擦层，位于空心圆柱外壳内表面的第二摩擦层，第二摩擦层既作为摩擦层也作为电极层；第二摩擦发电单元包括位于空心圆柱外壳内部两底面上的2个摩擦纳米发电机：每个摩擦纳米发电机包括位于空心圆柱外壳内部两底面的第二电极层，位于第二电极层上的第三摩擦层，位于第三摩擦层上的间隔层，位于间隔层上且与第三摩擦层面对面的第四摩擦层，位于第四摩擦层上的电极基底，第四摩擦层既作为摩擦层也作为电极层；第一摩擦发电单元为独立层模式摩擦纳米发电机，第二摩擦发电单元为垂直接触-分离模式摩擦纳米发电机。

2.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的空心圆柱外壳和扇形柱状滑块选用亚克力材料；所述的空心柱状外壳长度为150mm，内径70mm，外径72-75mm；扇形柱状滑块长度为70-72mm，直径为40mm。

3.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的第二摩擦层等距安装在空心圆柱外壳内部的曲面上，其圆心角相等且均为60°-75°；所述的第二摩擦层长度为68-70mm，间距为1mm-10mm。

4.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的第二摩擦层、第二电极层、第四摩擦层选用束缚电子能力较弱的金属导电薄膜或单层导电材料；所述的第一摩擦层和第三摩擦层选用束缚电子能力较强的非金属绝缘材料。

5.如权利要求4所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的第二摩擦层、第二电极层、第四摩擦层选铜或铝薄膜，厚度均为200μm-1mm；所述的第一摩擦层和第三摩擦层选用聚四氟乙烯(PTFE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚酰亚胺(Kapton)薄膜，厚度均为200μm-1mm。

6.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的第一摩擦层和第二摩擦层薄膜表面滑动接触；第四摩擦层表面可通过光刻工艺在其表面加工出微图案以增加强摩擦发电单元的输出性能；所述的缓冲层选用耐化学腐蚀的聚乙烯泡沫胶带材料，厚度为12-14mm。

7.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的空心圆柱外壳两底面的第二摩擦发电单元为空心圆柱腔体结构，其间隔层材料选用带有双面粘合剂的绝缘聚合物且厚度为500μm-2mm。

8.如权利要求7所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，间隔层材料选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

9.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述的电极基底选用聚酰亚胺(Kapton)薄膜材料，厚度为200μm-1mm。

10.如权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置，其特征在于，所述第一摩擦发电单元、第二摩擦发电单元分别通过导线并联后连接组成网络状波浪能发电装置。