气动摩擦纳米发电机、气动系统中的传感器和传感方法技术方案

本发明专利技术公开的气动摩擦纳米发电机，包括气动系统中的缸体和活塞，以及摩擦发电部件，其中，活塞设置在缸体内，相对于缸体可以滑动；摩擦发电部件包括第一摩擦层和第二摩擦层，分别设置在活塞外侧壁和缸体内侧壁，第一摩擦层和第二摩擦层的上表面的材料存在摩擦电负性差异；活塞相对于缸体滑动时，使第一摩擦层和第二摩擦层相对滑动并且接触面积发生变化，摩擦发电部件产生电信号。还提供一种气动系统中的传感器和传感方法。本发明专利技术的发电机可以将气动系统中的流体和活塞等产生的压力能或机械能转化为电能，为气动系统中低功耗传感器提供一种持续的供能装置，还可以作为气动系统监测的自驱动传感器，用于气动系统中各功能部件工作状态的监测。

【技术实现步骤摘要】
气动摩擦纳米发电机、气动系统中的传感器和传感方法
本专利技术涉及摩擦发电
，具体地，涉及一种气动摩擦纳米发电机、气动系统中的传感器和传感方法。
技术介绍
随着气动系统智能化水平的不断提高，并伴随着其与互联网技术的深度融合，大量的低功耗传感器被广泛应用到气动系统中，用于监测气动系统中各功能部件的工作状态。对各传感器进行稳定、可靠的持续供电，是保证其正常工作的前提。然而，和这些低功耗传感器相匹配的电源供能系统的研究却相对滞后，当前气动系统低功耗传感器的供能方式主要包括电源直接供电和化学电池供电两种方式。其中，电源直接供电方式存在电磁干扰严重、系统布线复杂等问题，而化学电池供电方式则存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。因此，需开发出一种用于低功耗传感器供能的新型能源供给技术以解决传统供能技术所带来的诸多弊端。另一方面，气动系统中广泛使用的基于声波、压阻、静电电容等原理的压力与流量传感器以及基于霍尔效应的位置检测传感器，已经取得了一些研究成果，但是大多数传感器工作原理以及制作工艺复杂，无法实时的对气动系统中各功能部件的工作状态进行监测。且传感器多采用外置式安装，集成度低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括气动系统中的缸体、和活塞，以及摩擦发电部件，其中，所述活塞设置在所述缸体内，相对于所述缸体可以滑动；所述摩擦发电部件包括第一摩擦层和第二摩擦层，分别设置在所述活塞外侧壁和所述缸体内侧壁，所述第一摩擦层和第二摩擦层的上表面的材料存在摩擦电负性差异；所述活塞相对于所述缸体滑动时，带动所述第一摩擦层和第二摩擦层相对滑动并且接触面积发生变化，所述摩擦发电部件产生电信号。

【技术特征摘要】
1.一种气动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括气动系统中的缸体、和活塞，以及摩擦发电部件，其中，所述活塞设置在所述缸体内，相对于所述缸体可以滑动；所述摩擦发电部件包括第一摩擦层和第二摩擦层，分别设置在所述活塞外侧壁和所述缸体内侧壁，所述第一摩擦层和第二摩擦层的上表面的材料存在摩擦电负性差异；所述活塞相对于所述缸体滑动时，带动所述第一摩擦层和第二摩擦层相对滑动并且接触面积发生变化，所述摩擦发电部件产生电信号。2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层的形状为沿所述缸体的轴线方向面积变化的结构。3.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层为单层结构，采用导体材料；所述第二摩擦层连接至大地，或者连接至其他导体。4.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层为多层复合结构，包括第二导电层与第二介质层的层叠结构，所述第二介质层为所述第二摩擦层的上表面，所述第二导电层连接至大地，或者连接至其他导体。5.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦层为多层复合结构，包括第一导电层与第一介质层的层叠结构，第一介质层为所述第一摩擦层的上表面；所述第二摩擦层为多层复合结构，包括第二导电层与第二介质层的层叠结构，所述第二介质层为所述第二摩擦层的上表面；所述第一导电层和第二导电层分别连接至大地或者导体，或者第一导电层和第二导电层互相连接。6.根据权利要求1-5任一项中所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层为整体，或者为包括多个摩擦单元的图形化结构。7.根据权利要求6中所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层包括多个摩擦单元，其中，多个所述摩擦单元沿着所述缸体轴线方向依次排列；或者，多个所述摩擦单元沿着所述缸体轴线的垂直方向依次排列；多个所述摩擦单元互相并联在一起，或者互相独立。8.根据权利要求7中所述的发电机，其特征在于，所述第二摩擦层包括若干个等腰三角形结构的导体薄膜，均布于缸体内壁，三角形的底边平行于左端盖，三角形的高与缸体的长度一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，付贤鹏，王中林，程廷海，
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