一种压电和摩擦电混合发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种压电和摩擦电混合发电机，包括由上而下设置的第一电极层，第一高分子聚合物层以及摩擦电极层；其中，第一电极层和摩擦电极层之间还设有压电材料制成的压电层，压电层使得第一高分子聚合物层和摩擦电极层之间形成空隙；第一电极层和摩擦电极层为压电和摩擦电混合发电机的输出电极。本实用新型专利技术相当于在单个器件中可以实现两种发电机的并联，使得发电机的发电效率得到明显提升。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种压电和摩擦电混合发电机，包括由上而下设置的第一电极层，第一高分子聚合物层以及摩擦电极层；其中，第一电极层和摩擦电极层之间还设有压电材料制成的压电层，压电层使得第一高分子聚合物层和摩擦电极层之间形成空隙；第一电极层和摩擦电极层为压电和摩擦电混合发电机的输出电极。本技术相当于在单个器件中可以实现两种发电机的并联，使得发电机的发电效率得到明显提升。【专利说明】一种压电和摩擦电混合发电机
本技术涉及纳米
，更具体地说，涉及一种压电和摩擦电混合发电机。
技术介绍
物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，由于物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。压电材料受力后表面产生电荷，此电荷经电荷放大器、测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。摩擦发电机具有高电压低电流的输出特性，而压电材料具有相对低的电压和相对高的电流输出特性，现有单纯的摩擦发电机存在输出电能低的缺陷，不能满足特定领域的需求。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是针对现有技术的缺陷，提出一种压电和摩擦电混合发电机，本技术将摩擦发电机和压电材料进行结合，提升整体输出效果。 本技术提供一种压电和摩擦电混合发电机，包括由上而下设置的第一电极层，第一高分子聚合物层以及摩擦电极层；其中，第一电极层和摩擦电极层之间还设有压电材料制成的压电层，压电层使得第一高分子聚合物层和摩擦电极层之间形成空隙；第一电极层和摩擦电极层为压电和摩擦电混合发电机的输出电极。 当压电和摩擦电混合发电机受到压力作用时，第一高分子聚合物层与摩擦电极层之间接触摩擦，同时压电层发生形变，使得压电和摩擦电混合发电机的输出电极同时输出摩擦电信号和压电信号。 进一步，摩擦电极层为第二电极层，压电层的至少一部分区域与第一电极层、第二电极层直接接触。 进一步，摩擦电极层包括由上而下设置的第二高分子聚合物层和第二电极层，压电层的至少一部分区域与第一电极层、第二电极层直接接触。 进一步，压电层为设置在第一电极层和第二电极层之间、且位于压电和摩擦电混合发电机的两边、四角或四周的垫片。 进一步，第一高分子聚合物层和摩擦电极层相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构。 进一步，压电层为具有多个孔的结构层，第一高分子聚合物层由形成在第一电极层下表面的多个第一凸起物组成，多个第一凸起物的位置与多个孔的位置对应，且第一凸起物嵌入对应的孔内，第一凸起物的厚度小于孔的深度。 进一步，压电层为具有多个孔的结构层，第一高分子聚合物层由形成在第一电极层下表面的多个第一凸起物组成，第二高分子聚合物层由形成在第二电极层上表面的多个第二凸起物组成，多个第一凸起物和多个第二凸起物的位置与多个孔的位置对应，且第一凸起物和第二凸起物嵌入对应的孔内，第一凸起物和第二凸起物的厚度之和小于孔的深度。 进一步，第一高分子聚合物层为具有多个孔的结构层，压电层由多个垫片组成，多个垫片的位置与多个孔的位置对应，且垫片嵌入对应的孔内，垫片的厚度大于孔的深度。 进一步，第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层均为具有多个孔的结构层，压电层由多个垫片组成，多个垫片的位置与第一高分子聚合物层的多个孔、第二高分子聚合物层的多个孔的位置对应，且垫片嵌入对应的第一高分子聚合物层的孔和第二高分子聚合物层的孔内，垫片的厚度大于第一高分子聚合物层的孔和第二高分子聚合物层的孔的深度之和。 进一步，第一高分子聚合物层、第一电极层以及摩擦电极层均为柔性平板结构。 所述压电材料可为:氧化锌压电材料、压电陶瓷、聚偏氟乙烯(PVDF)、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等压电材料，但本技术中压电材料不限于上述材料。 压电与摩擦电输出都是交流信号，其是通过同一电极输出电流，为避免出现输出相互抵消的情况，需要调整二者输出一致，即压电材料的极化方向和摩擦电材料的易带正负电性方向一致。这样可保证在受力时，在同一电极上，由压电和摩擦电输出的电荷极性相同，起到增强电信号的作用。 本技术提供的上述压电和摩擦电混合发电机，当压电和摩擦电混合发电机受到压力作用时，第一高分子聚合物层与摩擦电极层之间接触摩擦，同时压电层发生形变，使得压电和摩擦电混合发电机的输出电极同时输出摩擦电信号和压电信号，同时，压电层的存在使得第一高分子聚合物层与摩擦电极层之间能够实现快速的接触分离，进一步提高混合发电机的发电效率。因此，当使用本技术提供的压电和摩擦电混合发电机时，相当于在单个器件中可以实现两种发电机(一个压电发电机和一个摩擦电发电机)的并联，使得发电机的发电效率得到明显提升。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例一的结构示意图； 图2为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例二的结构示意图； 图3为本技术压电层设置情况一示意图； 图4为本技术压电层设置情况二示意图； 图5为本技术压电层设置情况三示意图； 图6为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例三的截面结构示意图； 图7为具有多个孔的压电层的结构示意图； 图8为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例四的截面结构示意图； 图9为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例五的截面结构示意图； 图10为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例六的截面结构示意图。 【具体实施方式】 为充分了解本技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本技术做详细说明，但本技术并不仅仅限于此。 图1为本技术提供的压电和摩擦电混合发电机实施例一的结构示意图，如图1所示，该压电和摩擦电混合发电机包括由上而下设置的第一电极层10，第一高分子聚合物层11以及摩擦电极层12 ;其中，第一电极层10和摩擦电极层12之间还设有压电材料制成的压电层13，压电层13使得第一高分子聚合物层11和摩擦电极层12之间形成空隙；第一电极层10和摩擦电极层12为压电和摩擦电混合发电机的输出电极。可选地，第一高分子聚合物层11、第一电极层10以及摩擦电极层12均为柔性平板结构。 在图1所示的结构中，摩擦电极层12具体为第二电极层，压电层13为设置在第一电极层10和第二电极层之间、且位于压电和摩擦电混合发电机四周的垫片。压电层13的至少一部分区域与第一电极层10、第二电极层直接接触，如垫片的上表面与第一电极层10直接接触，垫片的下表面与第二电极层直接接触。 压电层13的材料可为:氧化锌压电材料、压电陶瓷、聚偏氟乙烯(PVDF)、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯等压电材料，但本技术中压电材料不限于上述材料。 本实施例中，压电层13具有如下两个作用: 一个作用是支撑作用，第一高分子聚合物层11与摩擦电极层12之间形成摩擦界面，接触分离式摩擦发电机需要两摩擦界面之间有一定的空隙才能保证发电机有较好的输出效果，这种空隙可以通过增加垫片来实现；如图1所示，第一电极层10下表面除了与垫片接触的区域之外的其它区域直接与第一高分子聚合物层11接触，垫片的厚度大于第一高分子聚合物层11的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电和摩擦电混合发电机，其特征在于，包括由上而下设置的第一电极层，第一高分子聚合物层以及摩擦电极层；其中，所述第一电极层和所述摩擦电极层之间还设有压电材料制成的压电层，所述压电层使得所述第一高分子聚合物层和所述摩擦电极层之间形成空隙；所述第一电极层和所述摩擦电极层为所述压电和摩擦电混合发电机的输出电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙利佳，赵豪，徐传毅，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13