一种摩擦发电机及其组成的摩擦发电机组制造技术

本实用新型专利技术提供一种摩擦发电机。其包括第一基板、第二基板，弹性部件，所述第一基板与第二基板相对设置，通过弹性部件支撑连接；在第一基板上与第二基板相对的方向依次设置有第一支撑材料层、第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层；在第二基板上与第一基板相对的方向依次设置有第二支撑材料层、第二电极层、第二高分子聚合物绝缘层；其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层在垂直于基板方向的截面为锯齿状。本实用新型专利技术还提供包括两个或两个以上串联或并联的所述的摩擦发电机的摩擦发电机组。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种摩擦发电机。其包括第一基板、第二基板，弹性部件，所述第一基板与第二基板相对设置，通过弹性部件支撑连接；在第一基板上与第二基板相对的方向依次设置有第一支撑材料层、第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层；在第二基板上与第一基板相对的方向依次设置有第二支撑材料层、第二电极层、第二高分子聚合物绝缘层；其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层在垂直于基板方向的截面为锯齿状。本技术还提供包括两个或两个以上串联或并联的所述的摩擦发电机的摩擦发电机组。【专利说明】一种摩擦发电机及其组成的摩擦发电机组
本技术涉及纳米
，尤其涉及一种摩擦发电的纳米发电机领域。
技术介绍
采用纳米技术构建的能量收集和转换装置，在自供电纳米系统中起关键作用，由于其环保、节能、自驱动性质而日益受到广泛关注。随着王中林教授研究组研发的压电纳米发电机首次将机械能转换为电能以来，以压电和摩擦电为基础的不同结构和材料的纳米发电机相继问世。目前，纳米发电机已能够驱动小型液晶显示屏、低功率发光二极管以及微型电子器件和模块等，但是发电机的输出功率仍然是制约其发展和应用的关键因素。因此，寻找能够高功率输出的纳米发电机成为业界目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种高功率输出的摩擦发电机及其制备方法。具体来说，本技术通过如下技术方案解决上述技术问题的。一种摩擦发电机，包括第一基板、第二基板，弹性部件，所述第一基板与第二基板相对设置，通过弹性部件支撑连接；在第一基板上与第二基板相对的方向依次设置有第一支撑材料层、第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层；在第二基板上与第一基板相对的方向依次设置有第二支撑材料层、第二电极层、第二高分子聚合物绝缘层；其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层在垂直于基板方向的截面为锯齿状。其中所述锯齿是三角形、长方形、正方形或梯形。其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层在垂直于基板方向的截面为锯齿状，锯齿状为三角形或梯形时，第一支撑材料层的第一倾角大于第二支撑材料层的第二倾角。其中所述第一支撑材料层硬度低于第二支撑材料层。其中所述第一支撑材料层的的材料选自发泡材料或弹性材料，优选为海绵和/或泡沫。其中所述第二支撑材料层的材料选自亚克力、玻璃、不锈钢、陶瓷或聚四氟乙烯中的任一种。其中所述第一基板和第二基板选自亚克力、玻璃、不锈钢、陶瓷、高分子聚合物材料中的一种或几种，或其它具有力学刚性的材料。所述第一电极层和第二电极层选自镀有铟锡金属氧化物的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层，具有电传导性的金属或合金层、石墨烯涂层、银纳米线涂层、或其他透明导电膜中任一种。导电膜优选为铝掺杂锌氧化物(ΑΖ0)、氟掺杂锡氧化物(FT0);优选的金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钥、钨或钒；优选的合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。其中所述第一高分子聚合物绝缘层材料或第二高分子绝缘层材料选自聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚丙烯酸酯聚合物薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任一种，或掺杂氧化锌纳米线且具有微孔结构的聚偏氟乙烯中的任一种。其中所述第二高分子聚合物绝缘层的组成材料优选人造纤维、聚酯纤维、或具有微孔结构的纤维中的任一种。其中所述弹性部件为弹簧；优选弹簧选自金属、合金或弹性塑料材料中的任一种。本技术的摩擦发电机还包含输出电极端，其分别连接到第一电极层或第二电极层。本技术还提供一种摩擦发电机组，包括两个或两个以上串联或并联的所述的摩擦发电机。本技术的有益效果如下:本技术提供的具有锯齿状结构的摩擦发电机，其主要技术优势包括如下几个方面。(I)现有的弹簧平面结构纳米发电机，其两个摩擦面的接触面积受到发电机尺寸的严格限制，而发电机摩擦面的接触面积直接决定了其输出功率，本技术提供的具有锯齿状结构的单层或多层摩擦发电机，具有更高的输出功率；(2)本技术提供的发电机在相同外形尺寸情况下，具有更大的接触面积，从而能够输出更高功率。(3)本技术提供的摩擦发电机，其在摩擦过程中耦合了两种不同的摩擦方式:与器件静电场方向垂直的摩擦方式、与器件静电场方向平行的摩擦方式。因此可以产生更大的输出功率。(4)本技术的摩擦发电机相比传统的弹簧结构和叠层复合结构，其制备工序简单，结构具有更高的优越性。与常规单层结构相比，输出功率有一定提高，相同大小的基板输出电流要高48微安以上。【专利附图】【附图说明】图1为本技术摩擦发电机的一种【具体实施方式】；其中1-第一基板，2-第一支撑材料层，3-第一电极层，4-第一高分子聚合物绝缘层，5-第一倾角，6-第二基板，7-第二支撑材料层，8-第二电极层，9-第二高分子聚合物绝缘层，10-第二倾角，11-弹簧。图2为本技术摩擦发电机的摩擦方向受力图解；图3a和图3b为本技术摩擦发电机的另一种【具体实施方式】；图4a和图4b为本技术摩擦发电机的另一种【具体实施方式】；图5a和图5b为本技术摩擦发电机的另一种【具体实施方式】；图6实施例1的摩擦发电机与对比例I的摩擦发电机的电流输出结果。【具体实施方式】为了充分说明本技术解决技术问题所实施使用的技术方案。下面对本技术做详细说明，但本技术的技术方案和保护范围并不仅仅限于此。本技术提供了一种新的摩擦发电机，其是通过在基板设置不同形状的支撑材料的契合，从而使两层高分子聚合绝缘层之间进行较好地摩擦发电而产生高功率的电流。通过对基板施加一定的压力，如雨滴、脚踩等产生的压力，其能够使第一基板受到压力，第一支撑材料产生变形，由于两锯齿支撑材料的力学性能差异，柔软的第一锯齿材料屈服变形，两层高分子聚合物绝缘层紧密接触摩擦；从而使第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层接触进行摩擦产生电流，随着两层高分子聚合物绝缘层接触面积增大，摩擦力的增大，电流增大，最终可以输出较大的电流。在一种优选的实施方式中，本技术所涉及的摩擦发电机，为一种具有锯齿状截面结构的发电机，其结构如图1。一种摩擦发电机，包括第一基板(I)、第二基板(6)，弹性部件(11)，所述第一基板与第二基板相对设置，通过弹性部件支撑连接；在第一基板上与第二基板相对的方向依次设置有第一支撑材料层(2)、第一电极层(3)、第一高分子聚合物绝缘层(4);在第二基板与第一基板相对的方向上依次设置有第二支撑材料层(7)、第二电极层(8)、第二高分子聚合物绝缘层(9)在第二基板上，其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦发电机，其特征在于，包括第一基板、第二基板，弹性部件，所述第一基板与第二基板相对设置，通过弹性部件支撑连接；在第一基板上与第二基板相对的方向依次设置有第一支撑材料层、第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层；在第二基板上与第一基板相对的方向上依次设置有第二支撑材料层、第二电极层、第二高分子聚合物绝缘层；其中所述第一支撑材料层和第二支撑材料层在垂直于基板方向的截面为锯齿状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊，冯顺，王小雄，郭竟，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：