波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机技术

本发明专利技术涉及发电技术领域，特别涉及一种波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机。该波浪形复合薄膜具有多层层状结构，且沿长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为波浪形。该波浪形复合薄膜能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，进而增大摩擦发电机的电荷转移量。

【技术实现步骤摘要】
波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机
本专利技术涉及发电
，特别涉及一种波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机。
技术介绍
摩擦发电机(TENG)是一种基于纳米级摩擦电效应的、能够将外界环境的机械能转换为电能的能量收集器件，是由美国佐治亚理工学院王中林教授首次专利技术的。摩擦发电机的基本原理为：利用摩擦在材料表面产生电荷，并将产生的电荷中的正、负电荷进行分离，以产生较高的电势，并利用电势驱动外电路的电子发生定向移动，以在外电路中产生电流。从而，通过摩擦发电机可将从环境中收集的微弱机械能转化为电能并加以利用。多层复合薄膜可作为摩擦发电机的基材，用于实现微小机械能到电能的转换。但在实际应用过程中，表面平整、光滑的多层复合薄膜虽具备发电机基材的最基本要求，但存在收集的冲击能量(即突然发生的剧烈震动产生的机械能)较少，使得摩擦发电机输出的电荷量较小的缺陷。因此，需要提供一种多层复合薄膜，该多层复合薄膜能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，以增大摩擦发电机的电荷转移量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机，该摩擦发电机包括波浪形复合薄膜，该波浪形复合薄膜能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，进而增大摩擦发电机的电荷转移量。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种用于摩擦发电机的波浪形复合薄膜，该波浪形复合薄膜具有多层层状结构，且沿所述波浪形复合薄膜的长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为波浪形。由于波浪形复合薄膜沿长度延伸方向的横截面为波浪形，与现有技术中表面平整、光滑的多层复合薄膜相比，波浪形复合薄膜因连续的弯曲变形不仅增大了表面积，而且还增大了波浪形复合薄膜在厚度延伸方向的弹性，因此，波浪形复合薄膜用于摩擦发电机、且在弹性形变过程中增大了接触摩擦的面积，进而增大摩擦发电机收集的冲击能量以及摩擦发电机的电荷转移量，并且能够使摩擦发电机的电荷转移量增大2～5倍。因此，该波浪形复合薄膜能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，进而增大摩擦发电机的电荷转移量。优选地，沿所述波浪形复合薄膜的长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为正弦波形。优选地，所述正弦波形的振幅为0.5mm～4mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5mm～3mm。优选地，所述波浪形复合薄膜的厚度为10μm～400μm。优选地，所述波浪形复合薄膜为由有机聚合物层夹设金属层形成的三层层状结构。优选地，所述有机聚合物层为聚氯乙烯层，所述金属层为铝层。另外，本专利技术提供了一种摩擦发电机，该摩擦发电机包括上述技术方案提供的任意一种波浪形复合薄膜。本专利技术还提供了一种上述技术方案提供的任意一种波浪形复合薄膜的成型设备，该成型设备包括：预热装置，所述预热装置用于对具有多层层状结构的复合薄膜进行预热；滚压成型装置，所述滚压成型装置用于对经过预热的所述复合薄膜进行滚压成型，以使所述复合薄膜形成横截面为波浪形的波浪形复合薄膜；冷却定型装置，所述冷却定型装置用于对滚压成型后的所述波浪形复合薄膜进行冷却和定型；以及与所述预热装置、所述滚压成型装置、所述冷却定型装置之间分别信号连接的控制装置，所述控制装置用于控制所述预热装置、所述滚压成型装置和所述冷却定型装置动作。优选地，所述预热装置包括工作台以及第一加热组件；所述第一加热组件用于加热位于所述工作台顶部表面的所述复合薄膜；所述控制装置与所述第一加热组件之间信号连接，以控制所述第一加热组件的加热温度。优选地，所述滚压成型装置包括机架、旋转轴线相互平行设置且安装于所述机架的一对滚压件、与至少一个滚压件传动连接的驱动组件、以及用于加热经所述预热装置预热的所述复合薄膜的第二加热组件；所述控制装置与所述驱动组件之间信号连接，以驱动所述一对滚压件中的至少一个滚压件绕自身的旋转轴线转动；所述控制装置与所述第二加热组件之间信号连接，以控制所述第二加热组件的加热温度。优选地，所述驱动组件为步进电机。优选地，每个滚压件为由金属材料制成的齿轮。优选地，所述第二加热组件包括设置于每个所述滚压件的轴心孔内的第二加热元件。优选地，所述冷却定型装置包括用于向滚压成型的所述波浪形复合薄膜提供冷却介质、以使所述波浪形复合薄膜冷却定型的冷却介质供给组件。优选地，所述控制装置包括信号连接的控制器和人机交互界面，所述控制器与所述预热装置、所述滚压成型装置、所述冷却定型装置之间信号连接，所述人机交互界面用于向所述控制器输入控制信号，并显示所述控制器的各项运行参数。此外，本专利技术还提供了一种上述技术方案提供的任意一种波浪形复合薄膜的成型方法，该成型方法包括以下步骤：预热具有多层层状结构的复合薄膜；对预热的所述复合薄膜进行滚压成型，以形成波浪形复合薄膜；对形成的所述波浪形复合薄膜进行冷却定型。优选地，在预热具有多层层状结构的复合薄膜中，预热温度为20℃～300℃。优选地，在对形成的所述波浪形复合薄膜进行冷却定型中，通过向滚压成型的所述波浪形复合薄膜提供冷却介质、以使所述波浪形复合薄膜冷却定型。附图说明图1为本专利技术一种实施例提供的波浪形复合薄膜的结构示意图；图2为本专利技术一种实施例提供的波浪形复合薄膜的成型设备的结构示意图；图3为图2中结构所示的成型设备的工作原理示意图；图4为本专利技术一种实施例提供的波浪形复合薄膜的成型方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种波浪形复合薄膜及其成型设备、成型方法和摩擦发电机，上述波浪形复合薄膜的成型设备包括预热装置、滚压成型装置、冷却定型装置以及控制装置，上述摩擦发电机包括波浪形复合薄膜，该波浪形复合薄膜能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，进而增大摩擦发电机的电荷转移量。其中，请参考图1以及图2，本专利技术一种实施例提供的用于摩擦发电机的波浪形复合薄膜1，该波浪形复合薄膜1具有多层层状结构，且沿波浪形复合薄膜1的长度延伸方向，波浪形复合薄膜1的横截面为波浪形。由于波浪形复合薄膜1沿长度延伸方向的横截面为波浪形，与现有技术中表面平整、光滑的多层复合薄膜相比，波浪形复合薄膜1因连续的弯曲变形不仅增大了表面积，而且还增大了波浪形复合薄膜1在厚度延伸方向的弹性，因此，波浪形复合薄膜1用于摩擦发电机、且在弹性形变过程中增大了接触摩擦的面积，进而增大摩擦发电机收集的冲击能量以及摩擦发电机的电荷转移量，并且能够使摩擦发电机的电荷转移量增大2～5倍。因此，该波浪形复合薄膜1能够增大摩擦发电机收集的冲击能量，进而增大摩擦发电机的电荷转移量。一种具体的实施方式中，沿波浪形复合薄膜1的长度延伸方向，波浪形复合薄膜1的横截面为正弦波形。波浪形复合薄膜1的横截面形状不局限于正弦波形，也可以为能够解决现有技术问题的任何其他形状。具体地，当波浪形复合薄膜1的横截面为正弦波形时，正弦波形的振幅可以为0.5mm～4mm，正弦波形的半峰宽可以为0.5mm～3mm。在波浪形复合薄膜1的具体使用过程中，可以根据摩擦发电机的实际需要选择波浪形复合薄膜1的正弦波形的振幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于摩擦发电机的波浪形复合薄膜，具有多层层状结构，其特征在于，沿所述波浪形复合薄膜的长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为波浪形。

【技术特征摘要】
1.一种用于摩擦发电机的波浪形复合薄膜，具有多层层状结构，其特征在于，沿所述波浪形复合薄膜的长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为波浪形。2.根据权利要求1所述的波浪形复合薄膜，其特征在于，沿所述波浪形复合薄膜的长度延伸方向，所述波浪形复合薄膜的横截面为正弦波形。3.根据权利要求2所述的波浪形复合薄膜，其特征在于，所述正弦波形的振幅为0.5mm～4mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5mm～3mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的波浪形复合薄膜，其特征在于，所述波浪形复合薄膜的厚度为10μm～400μm。5.根据权利要求1-3任一项所述的波浪形复合薄膜，其特征在于，所述波浪形复合薄膜为由有机聚合物层夹设金属层形成的三层层状结构。6.根据权利要求5所述的波浪形复合薄膜，其特征在于，所述有机聚合物层为聚氯乙烯层，所述金属层为铝层。7.一种摩擦发电机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的波浪形复合薄膜。8.一种如权利要求1-6任一项所述的波浪形复合薄膜的成型设备，其特征在于，包括：预热装置，所述预热装置用于对具有多层层状结构的复合薄膜进行预热；滚压成型装置，所述滚压成型装置用于对经过预热的所述复合薄膜进行滚压成型，以使所述复合薄膜形成横截面为波浪形的波浪形复合薄膜；冷却定型装置，所述冷却定型装置用于对滚压成型后的所述波浪形复合薄膜进行冷却和定型；以及与所述预热装置、所述滚压成型装置、所述冷却定型装置之间分别信号连接的控制装置，所述控制装置用于控制所述预热装置、所述滚压成型装置和所述冷却定型装置动作。9.根据权利要求8所述的成型设备，其特征在于，所述预热装置包括工作台以及第一加热组件；所述第一加热组件用于加热位于所述工作台顶部表面的所述复合薄膜；所述控制装置与所述第一加热组件之间信号连接，以控制所述第一加热组件的加热温度。10.根据权利要求9所述的成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中林，唐伟，陈宝东，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11