一种滑动摩擦纳米发电机组和发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种滑动摩擦纳米发电机组，包括多个发电机单元，每个发电机单元包括：第一导电元件、第一导电元件下方接触放置的第一摩擦元件、第一摩擦元件的下表面至少部分接触放置的第二摩擦元件、第二摩擦元件下方接触放置的第二导电元件；其中，所有发电机单元的第一导电元件互相电连接形成第一导电部件，所有发电机单元的第二导电元件互相电连接形成第二导电部件，施加的外力使多个发电机单元的第一摩擦元件和第二摩擦元件发生相对滑动，并且导致接触面积发生变化时，能够通过第一导电部件和第二导电部件向外电路输出电信号。对该发电机组施加周期性的外力时，可以在第一导电部件和第二导电部件之间形成交流脉冲信号输出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种滑动摩擦纳米发电机组，包括多个发电机单元，每个发电机单元包括：第一导电元件、第一导电元件下方接触放置的第一摩擦元件、第一摩擦元件的下表面至少部分接触放置的第二摩擦元件、第二摩擦元件下方接触放置的第二导电元件；其中，所有发电机单元的第一导电元件互相电连接形成第一导电部件，所有发电机单元的第二导电元件互相电连接形成第二导电部件，施加的外力使多个发电机单元的第一摩擦元件和第二摩擦元件发生相对滑动，并且导致接触面积发生变化时，能够通过第一导电部件和第二导电部件向外电路输出电信号。对该发电机组施加周期性的外力时，可以在第一导电部件和第二导电部件之间形成交流脉冲信号输出。【专利说明】—种滑动摩擦纳米发电机组和发电装置
本专利技术涉及一种发电机组，特别涉及将施加外力的机械能转化为电能的摩擦纳米发电机组。
技术介绍
在微电子和材料技术高速发展的今日，大量新型具有多种功能和高度集成化的微型电子器件不断被开发出来，并在人们日常生活的各个领域展现出前所未有的应用前景。然而，和这些微型电子器件所匹配的电源系统的研究却相对滞后，一般说来，这些微型电子器件的电源都是直接或者间接来自于电池。电池不仅体积较大、质量较重，而且含有的有毒化学物质对环境和人体存在潜在的危害。因此，开发出能将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能的技术具有极其重要的意义。但是，目前能将上述机械能有效地转化为电能的发电机均是以电磁感应为基础的，由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能加以利用。这些发电机都需要相对集中、大强度的能量输入，而对于人们日常活动中产生的以及自然界存在的强度较小的动能，基本都无法将其有效的转化为电能。同时，传统发电机的体积较大、结构复杂，根本不能作为微型电子器件的供电元件使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够将施加外力的机械能转化为电能的滑动摩擦纳米发电机组。为实现上述目的，本专利技术提供一种滑动摩擦纳米发电机组，包括多个发电机单元，所述发电机单元自上向下依次包括:第一导电元件；所述第一导电元件下方接触放置的第一摩擦元件；与所述第一摩擦元件的下表面至少部分接触放置的第二摩擦元件；所述第二摩擦元件下方接触放置的第二导电元件；所有发电机单元的第一导电元件互相电连接形成第一导电部件；所有发电机单元的第二导电元件互相电连接形成第二导电部件；施加的外力使多个所述发电机单元的第一摩擦元件的下表面和所述第二摩擦元件的上表面发生相对滑动摩擦、并且导致接触面积发生变化时，能够通过所述第一导电部件和第二导电部件向外电路输出电信号。优选的，所述第一摩擦元件的上表面材料和所述第二摩擦元件的下表面材料之间存在摩擦电极序差异。优选的，多个所述发电机单元的第一导电元件的边缘或顶角互相拼接形成存在镂空的网格状第一导电部件；和/或，多个所述发电机单元的第二导电元件的边缘或顶角互相拼接形成存在镂空的网格状第二导电部件。优选的，所述网格状第一导电部件和/或第二导电部件的网格的格子形状选自等边三角形、正方形、长方形、等边五边形、等边六边形、圆形和不规则多边形。优选的，所述网格状第一导电部件的网格中的格子为四边形，其中，任意两个拼接在一起的所述第一导电元件通过各自的一个顶角互相拼接；和/或，所述网格状第二导电部件的网格中的格子图形为四边形，其中，任意两个拼接在一起的所述第二导电元件通过各自的一个顶角互相拼接。优选的，所述多个发电机单元的第一摩擦元件采用与所述第一导电部件相同或相似的图形排列；和/或，所述多个发电机单元的第二摩擦元件采用与第二导电部件相同或相似的图形排列。优选的，多个所述发电机单兀的第一导电兀件按照阵列方式排列，相邻第一导电元件之间通过导电互连相互电连接形成阵列型第一导电部件；和/或，多个所述发电机单元的第二导电元件按照阵列方式排列，相邻第二导电元件之间通过导电互连相互电连接形成阵列型第二导电部件。优选的，所述第一导电元件和/或第二导电元件为长条形导电元件。优选的，所述所有发电机单元的第一导电元件沿着长度方向平行排列形成所述阵列型第一导电部件，相邻所述第一导电元件之间通过至少一个导电互连连接；和/或，所述所有发电机单元的第二导电元件沿着长度方向平行排列形成所述阵列型第二导电部件，相邻所述第二导电元件之间通过至少一个导电互连连接。优选的，所述多个发电机单元的第一摩擦元件采用与所述第一导电部件相同或相似的阵列排列方式排列；和/或，所述多个发电机单元的第二摩擦元件采用与第二导电部件相同或相似的阵列排列方式排列。优选的，所述所有发电机单元的第一摩擦元件的下表面在同一平面；和/或，第二摩擦元件的上表面在同一平面。优选的，所述所有发电机单元的第一摩擦元件的上表面在同一平面；和/或所述所有发电机单元的第二摩擦元件的下表面在同一平面。优选的，所述所有发电机单元的第一导电元件的上表面在同一平面；和/或，所述所有发电机单元的第二导电元件的下表面在同一平面。优选的，相邻的发电机单元的第一摩擦元件之间还填充有第一介质层；和/或，相邻的发电机单元的第二摩擦元件之间还填充有第二介质层；其中，所述第一介质层的下表面或第二介质层的上表面的位置不影响所述相邻的发电机单元在外力作用下第一摩擦元件与第二摩擦元件的相对滑动。优选的，所述所有发电机单元的第一摩擦元件组成的图形与第一介质层图形形成互补图形；和/或，所述所有发电机单元的第二摩擦元件组成的图形与第二介质层图形形成互补图形。优选的，所述第一介质层和/或第二介质层的材料选自摩擦电极序介于构成发电机单元的第一摩擦元件和第二摩擦元件材料电极序之间的材料。优选的，所述第一摩擦元件的下表面和/或第二摩擦元件的上表面为绝缘材料或半导体材料。优选的，所述绝缘材料选自聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、苯胺甲醛树月旨、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基，甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸盐，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。优选的，所述的半导体材料选自硅、锗、第III和第V族化合物、第II和第VI族化合物、由II1- V族化合物和I1-VI族化合物组成的固溶体、非晶态的玻璃半导体和有机半导体。优选的，所述第一摩擦元件和/或第二摩擦元件为非导电氧化物、半导体氧化物或复杂氧化物，包括氧化娃、氧化招，氧化猛、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化铜、氧化锌、BiO2或m。优选的，所述第一摩擦元件或第二摩擦元件采用金属材料、导电氧化物材料或导电高分子材料，所述金属包括金、银、钼、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。优选的，所述第一摩擦元件下表面和/或第二摩擦元件的上表面分布有微米或次微米量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动摩擦纳米发电机组，其特征在于，包括多个发电机单元，所述发电机单元自上向下依次包括：第一导电元件；所述第一导电元件下方接触放置的第一摩擦元件；与所述第一摩擦元件的下表面至少部分接触放置的第二摩擦元件；所述第二摩擦元件下方接触放置的第二导电元件；所有发电机单元的第一导电元件互相电连接形成第一导电部件；所有发电机单元的第二导电元件互相电连接形成第二导电部件；施加的外力使多个所述发电机单元的第一摩擦元件的下表面和所述第二摩擦元件的上表面发生相对滑动摩擦、并且导致接触面积发生变化时，能够通过所述第一导电部件和第二导电部件向外电路输出电信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王中林，朱光，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11