本发明专利技术公开了一种震动发电机及其级联结构发电机。本震动发电机包括拱形摩擦单元1、拱形摩擦单元2，拱形摩擦单元1内侧凹形表面与拱形摩擦单元2内侧凹形表面分别作为摩擦面相对放置，拱形摩擦单元1、2的外侧凸形表面分别设有一电极兼支撑材料层。本级联结构发电机包括多个所述震动发电机，若干组与所述震动发电机的电极兼支撑材料层匹配的第一几何互补形摩擦单元、第二几何互补形摩擦单元；连接两所述震动发电机的第一几何互补形摩擦单元以及与其连接的电极兼支撑材料层、第二几何互补形摩擦单元以及与其连接的电极兼支撑材料层构成一与所述震动发电机互补的震动发电机。本发明专利技术大大提高发电机的输出电压，有效提高对环境能量的收集和利用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种震动发电机及其级联结构发电机。本震动发电机包括拱形摩擦单元1、拱形摩擦单元2，拱形摩擦单元1内侧凹形表面与拱形摩擦单元2内侧凹形表面分别作为摩擦面相对放置，拱形摩擦单元1、2的外侧凸形表面分别设有一电极兼支撑材料层。本级联结构发电机包括多个所述震动发电机，若干组与所述震动发电机的电极兼支撑材料层匹配的第一几何互补形摩擦单元、第二几何互补形摩擦单元；连接两所述震动发电机的第一几何互补形摩擦单元以及与其连接的电极兼支撑材料层、第二几何互补形摩擦单元以及与其连接的电极兼支撑材料层构成一与所述震动发电机互补的震动发电机。本专利技术大大提高发电机的输出电压，有效提高对环境能量的收集和利用。【专利说明】一种震动发电机及其级联结构发电机
本专利技术涉及一种震动发电机及其级联结构发电机，为物联网、植入式医疗器件和便携式电子设备等提供自供能的解决方案，即利用静电感应原理，采集日常生活中的机械运动、震动、碰撞和摩擦等能量的发电机设计和应用方案。
技术介绍
近年来，物联网概念被提出，这需要将大量的传感器分布于各地，如何为这些散布网点的传感器供电，将是实现这项技术的一大难点；医疗技术中，往往需要向生物体植入芯片，如何为这些植入芯片持续供能，也是阻碍植入式治疗技术发展的一大障碍；除此之外，如何为人们日常常用的便携式电子设备，如ipad、iphone、电子书、笔记本电脑等，在断电后，提供一种应急的充电方案，也被产业界广泛关注。随着自采能、自供能(self-powered)新概念的提出，以上的问题有了解决的希望。目前，很多的研究工作都集中于此，包括基于光电(参考文献:Park, S.H.et al.Bulk heterojunction solarcells with internal quantum efficiency approachinglOO %.Nature Photonics3，297-302 (2009) ；Chen, H.Y.etal.Polymer solar cells with enhanced open-circuitvoltage and efficiency.Nature Photonics3，649-653 (2009))、压电(参考文献:Wang, Z.L.and Song，J.H.Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxidenanowire arrays.Science312,242-246 (2006).;YangR.，Qin Y.，Dai L.M.and WangZ.L., Power generation with laterally packaged piezoelectric fine wires.Nature Nanotechnology4，34-39 (2009).；Chang, C.，Tran, V.H.，Wang, J.B.，Fuh, Y.K.andLin, L.W.Direct-write piezoelectric polymeric nanogenerator with high energyconversion efficiency.Nano LettlO，726-731 (2010).)和热电(参考文献:Hochbaum，A.1.et al.Enhanced thermoelectric performance of rough silicon nanowires.Nature451,163-167 (2008).;Snyder，G.J.and Toberer, E.S.Complex thermoelectricmaterials.Nature Materials?, 105-114 (2008))效应的纳米发电机被提出。近来，一种基于静电感应原理的发电机也被报道(参考文献:Fan，F.R.，Tian, Z.Q.，Wang, Z.L.Nano Energyl，328-334 (2012).;Fan，F.R.et al.Transparenttriboelectric nanogenerators and self-powered pressure sensors based onmicropatterned plastic films.Nano Letters 12,3109-3114(2012).；Zhu, G.et al.Triboelectric-generator-driven pulse electrodeposition for micropatterning.Nano Lettersl2,4960-4965(201 2).；Wang, S.，Lin, L and Wang, Z.L.Nanoscaletriboelectric-effect-enabled energy conversion for sustainably powering portableelectronics.Nano Lettersl2，6339-6346 (2012).)。借助拱形结构(参考文献:Wang, S.，Lin, L and Wang, Z.L Nanoscale triboeIectric-effect-enabled energy conversionfor sustainably powering portable electronics.Nano Lettersl2，6339-6346 (2012))，这种摩擦发电机可以输出230伏的电压，输出功率可到9mW(合3.56mW/cm2)(见图1所示)。不过在实际应用中，拱形结构不利于充分吸收外界输入的能量。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种基于静电感应，针对环境中的机械运动、震动、碰撞和摩擦等能量进行采集的发电机。本专利技术的技术方案为:一种震动发电机，其特征在于包括拱形摩擦单元1、拱形摩擦单元2，所述拱形摩擦单元I内侧凹形表面与所述拱形摩擦单元2内侧凹形表面分别作为摩擦面相对放置，所述拱形摩擦单元I的外侧凸形表面设有一电极兼支撑材料层，所述拱形摩擦单元2的外侧凸形表面设有一电极兼支撑材料层。一种震动发电机，其特征在于包括拱形摩擦单元1、拱形摩擦单元2，所述拱形摩擦单元I外侧凸形表面与所述拱形摩擦单元2外侧凸形表面分别作为摩擦面相对放置，所述拱形摩擦单元I的内侧凹形表面设有一电极兼支撑材料层，所述拱形摩擦单元2的内侧凹形表面设有一电极兼支撑材料层。进一步的，所述拱形摩擦单元I通过绝缘粘结层与所述电极兼支撑材料层连接；所述拱形摩擦单元2通过绝缘粘结层与所述电极兼支撑材料层连接。进一步的，所述电极兼支撑材料层为一金属电极板；所述绝缘粘结层为胶粘剂。进一步的，所述拱形摩擦单元I的摩擦表面具有微纳米图形结构或为光滑表面；所述拱形摩擦单元2的摩擦表面具有微纳米图形结构或为光滑表面。进一步的，所述拱形摩擦单元I的材料为聚二甲基硅氧烷；所述拱形摩擦单元2的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述电极兼支撑材料层为铝电极板。一种级联结构发电机，其特征在于包括多个如权利要求1所述震动发电机，若干组与所述震动发电机的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种震动发电机，其特征在于包括拱形摩擦单元1、拱形摩擦单元2，所述拱形摩擦单元1内侧凹形表面与所述拱形摩擦单元2内侧凹形表面分别作为摩擦面相对放置，所述拱形摩擦单元1的外侧凸形表面设有一电极兼支撑材料层，所述拱形摩擦单元2的外侧凸形表面设有一电极兼支撑材料层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张海霞，唐伟，孟博，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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