[发明专利]一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置

权利要求书

1.一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，包括中间位置设置的柔性薄膜摩擦电极，上下两侧对称着的拱形支撑架基底，及基底上所附着的摩擦介电层，所述柔性薄膜摩擦电极作为中间层，薄膜上下表面均导电可作为摩擦面，所述柔性薄膜摩擦电极水平设置，摩擦介电层位于柔性薄膜摩擦电极两侧，与柔性薄膜摩擦电极之间形成拱形的空隙，柔性薄膜摩擦电极与上下两侧的摩擦介电层形成两个TENG单元，所述柔性薄膜摩擦电极表面进行图案化打孔，在摩擦介电层黏附支撑架基底的一侧进行金属电极表面修饰处理，沉积数百纳米厚度的金属层，作为摩擦介电层的输出电极。

2.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述摩擦介电层整体尺寸小于支撑架基底。

3.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述柔性薄膜摩擦电极厚度在50-500μm区间。

4.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述摩擦介电层上附着的金属电极利用真空蒸镀、磁控溅射或类似的物理沉积工艺镀膜进行表面修饰处理。

5.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，由于柔性薄膜摩擦电极在风流作用下的运动，为近似垂直于风流的弯曲变形耦合扭转变形的运动，所述柔性薄膜摩擦电极表面进行图案化打孔在于通过改变薄膜振动时其附件的气流分布，增强薄膜振动的频率和幅度，所述柔性薄膜摩擦电极为薄膜长条状的形状，打孔图案沿着薄膜长度方向分布，以薄膜长度方向中轴线为准，孔的阵列排布平行于中轴线，或呈斜线与中轴线成一角度或者呈现不规则的曲线，以增强柔性薄膜风流中振动的频率和幅度，柔性薄膜上的孔可不止一排，数量多时为多排分布。

6.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述孔的数量为8-16，孔径为1mm-3mm，孔排布在薄膜上呈现类似拉长的“S”形曲线分布，以薄膜横向中线为准时，左半部分图案整体以薄膜平面中心旋转180度角度后可以右半部分图案重合，形成扭曲似的对称，以增强柔性薄膜在横向风流下的弯曲和扭转运动，打孔与柔性薄膜摩擦电极整体表面比为1：14至1：255。

7.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述TENG单元收集风的流速＜3m/s。

8.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述圆弧形的圆弧角度在0.5-0.8rad(弧度角)之间。

9.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述柔性薄膜摩擦电极为基于超弹性橡胶材料进行了导电纳米线(或导电微粒)掺杂的复合电极薄膜，支撑架基底选用强度比较高的塑料，利用3D打印或者热成型加工工艺制备，摩擦介电层采用厚度低于0.5mm的高分子聚合物薄膜材料(要求摩擦起电性能好)，支撑架基底与摩擦介电层的平面尺寸相同，宽度与装置中间柔性薄膜摩擦电极的宽度一致，长度基于柔性薄膜摩擦电极的长度，通过支撑架基底的弧度计算得到。

10.根据权利要求1所述的一种用于增强风致振动中摩擦起电性能的装置，其特征在于，所述支撑架基底厚度选取在3-5mm之间。