一种摩擦发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种摩擦发电机，包括：壳体，所述壳体具有内腔；摩擦层，所述摩擦层设置在壳体内壁上；以及活动体，所述活动体位于所述壳体的内腔中，并且所述活动体的空腔设置有液体；其中，所述活动体能够在外力和所述液体的作用下，改变与所述摩擦层的接触面积。本发明专利技术提供的摩擦发电机中的活动体在其内部液体的作用下，能够改变与电极层的接触面积，即将传统的硬质点接触改为柔性面接触，提高了发电机的输出性能。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦发电机
本专利技术涉及纳米新能源领域，具体涉及一种摩擦发电机。
技术介绍
自从摩擦发电机被提出以来，其得到快速发展，而且相对于传统的电磁发电机，摩擦发电机不需要沉重的材料和设备，可以利用简单轻便的材料即可制备。并且当其用于收集海洋能时，也不会像传统的电磁发电机由于电磁铁的存在，对海洋生物以及过往船只造成影响。现有的用于收集海洋能的摩擦发电机主要三种：第一种是通过固定液体界面摩擦发电，但是在海水中存在大量的离子，具有很强的导电性能，可能会将摩擦产生的大部分电荷转移走，削弱了发电机的输出；第二种是利用摩擦与电磁混合发电机，这种方法收集海洋能解决了摩擦纳米发电机的密封的问题，但是引入了磁铁，可能会影响海洋生物以及过往船只；第三种是通过海浪冲击摩擦发电机，这种发电机采用固体电极和固体电极之间接触和摩擦的形式来产生电荷，而且发电机一般采用容易大面积集成的球式结构。现有的球形结构的发电机的接触形式是硬质点接触，接触面积相对太小，转移电荷量也相对较小，因此发电机的输出性能不理想。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本专利技术的实施例提供一种摩擦发电机，一种摩擦发电机，包括：壳体，所述壳体具有内腔；摩擦层，所述摩擦层设置在壳体内壁上；以及活动体，所述活动体位于所述壳体的内腔中，并且所述活动体的空腔设置有液体；其中，所述活动体能够在外力和所述液体的作用下，改变与所述摩擦层的接触面积。进一步地，所述液体的体积至少为所述活动体的空腔的体积的50％。进一步地，所述液体为水、水银或水溶剂中的一种。进一步地，所述接触面积为所述活动体表面积的1/5-1/3。进一步地，所述摩擦层包括第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层绝缘设置。进一步地，所述壳体采用至少一种防水材料制成。进一步地，所述活动体采用柔性材料制成。进一步地，所述活动体的厚度在0.2mm-24mm之间。进一步地，所述摩擦层包括：电极层，所述电极层设置在壳体内壁上；电介质层，所述电介质层设置在所述电极层上，使得所述电极层位于所述壳体的内壁和所述电介质层之间；其中，所述活动体能够在所述液体的作用下，增大与所述电介质层的接触面积。进一步地，所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层绝缘设置。进一步地，所述活动体采用柔性且电负性强的材料制成。进一步地，所述活动体采用硅胶制成。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点之一：1、发电机的活动体采用柔性材料制成，能够增大与电极层的接触面积，即将传统的硬质点接触改为柔性面接触，提高了发电机的输出性能；2、壳体采用防水材料制成，可以使得发电机在水中环境中工作；3、可以根据不同水域具体环境的不同，改变活动体的厚度，实现发电机最优的输出；4、本专利技术实施例提供的摩擦发电机能够在不需要大量磁铁便可以具有很好的密封性能，同时具有较为理想的输出性能。附图说明通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。图1为本专利技术实施例提供的摩擦发电机的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的四种不同厚度的活动体的主视图；图3为图1中的摩擦发电机当采用不同厚度的活动体时，在不同运动距离情况下能够输出的最大转移电荷量的对比图；图4为图1中的摩擦发电机当采用不同厚度的活动体时，在不同运动频率情况下能够输出的最大转移电荷量的对比图；图5为本专利技术实施例提供的发电机与传统的采用聚四氟乙烯制成的实心的活动体在不同运动距离下输出的最大转移电荷量的对比图；图6为本专利技术实施例提供的发电机与传统的采用聚四氟乙烯制成的实心的活动体，在给同一个电容器充电时的对比图；图7本专利技术实施例提供的发电机在实际的水中环境进行工作的示意图；图8为图1中的摩擦发电机的发电原理示意图；图9为本专利技术提供的另一种摩擦发电机的发电原理示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式做详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。如图1所示，本专利技术的实施例提供了一种摩擦发电机10，可以包括壳体100、设置在壳体100内壁上的摩擦层200以及位于壳体100空腔中的活动体301，并且在活动体301内部还盛放有能够改变活动体301外形的物质。这样，活动体301与摩擦层200的接触即为面接触，增大了活动体301与摩擦层200的接触面积，从而使得活动体301在外力的作用下与摩擦层200发生摩擦后，能够产生更多的电荷，即将外部的机械能转化为摩擦发电机10的机械能，再通过摩擦发电机10本身的结构转化为电能。图1示出的壳体100可以采用亚克力材料制得，这样由于亚克力本身的防水性能，因此本实施例提供的摩擦发电机10可以用于收集水的动能。例如，将摩擦发电机10放置在海面上收集海水流动时产生的动能。当然在其他实施例中，壳体100也可以采用其他防水材料制成，或者多种防水材料组合制得。在本实施例中，壳体100可以为封闭的球状结构，当然也可以是其他结构，例如，筒状结构。而且壳体100的大小以及厚度可以根据不同的需求设置，例如，壳体100的直径可以是70毫米，厚度可以是2毫米。可以理解的是，壳体100的直径以及厚度均可以更大或更小，以满足不同外界环境的需求。如图1所示，设置在壳体100内壁上的摩擦层200可以包括第一摩擦层201和第二摩擦层202。第一摩擦层201和第二摩擦层202均可以沿着壳体100的内壁延伸，并通过一条间隙400使得第一摩擦层201和第二摩擦层202绝缘设置，优选的，第一摩擦层201和第二摩擦层202延伸的表面积相同。当然也可以在间隙400中设置绝缘材料使得第一摩擦层201和第二摩擦层202之间绝缘。这样，当通过导线将摩擦发电机10产生的电荷用于给负载供电或者用于存储时，可以在电路中形成交流电，而不会使得电路短路。在本实施例中，第一摩擦层201和第二摩擦层202可以通过在外壳的内壁上贴合两片平滑的金属片得到，例如，可以在外壳的内壁贴上两片厚度为50微米的平滑铜片，而且需要说明的是，在贴合两片铜片时，需要在两片铜片之间间隔一条间隙400，以满足第一摩擦层201和第二摩擦层202之间绝缘设置，此时两片铜片可以几乎覆盖整个外壳的内壁但不是将整个内壁完全覆盖。可以理解的是，也可以采用其他金属制成满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦发电机，包括：/n壳体，所述壳体具有内腔；/n摩擦层，所述摩擦层设置在壳体内壁上；以及/n活动体，所述活动体位于所述壳体的内腔中，并且所述活动体的空腔设置有液体；/n其中，所述活动体能够在外力和所述液体的作用下，改变与所述摩擦层的接触面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电机，包括：
壳体，所述壳体具有内腔；
摩擦层，所述摩擦层设置在壳体内壁上；以及
活动体，所述活动体位于所述壳体的内腔中，并且所述活动体的空腔设置有液体；
其中，所述活动体能够在外力和所述液体的作用下，改变与所述摩擦层的接触面积。


2.如权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述液体的体积至少为所述活动体的空腔的体积的50％。


3.如权利要求1或2所述的摩擦发电机，其特征在于，所述液体为水、水银或水溶剂中的一种。


4.如权利要求1-3任一项所述的摩擦发电机，所述接触面积为所述活动体表面积的1/5-1/3。


5.如权利要求1-4任一项所述的摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦层包括第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层绝缘设置。


6.如权利要求1-5任一项所述的摩擦发电机，其特征在于，所述壳体采用至少一种防水材料制成。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，程萍，郭恒宇，文震，其他发明人请求不公开姓名，
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