柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统技术方案

本发明专利技术涉及纳米新能源技术领域，尤其涉及一种柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统。本发明专利技术的柔性摩擦纳米发电机包括柔性封装腔、分别固定设置在柔性封装腔两相对内壁上的两导电层，以及分别固定设置在两导电层上的两摩擦层，两导电层电性连接，两摩擦层间存在间隔距离；当以上结构在两导电层的相对方向上受压时两摩擦层能够接触产生正负静电荷，当所受压力减小时两摩擦层脱离接触，电子在两电极层间流动形成交流电。本发明专利技术的柔性摩擦纳米发电机的结构简单、耐潮、稳定性和柔性优良。本发明专利技术的无源轮胎监测系统利用本发明专利技术的柔性摩擦纳米发电机为其提供电能，进而实现在不额外接入其他电源的情况下执行监测轮胎状态的任务。

【技术实现步骤摘要】
柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统
本专利技术属于纳米新能源
，特别地，涉及一种柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统。
技术介绍
摩擦纳米发电机的发电原理是，当两种不同材料在机械力的作用下相接触时，它们的表面由于接触起电作用会产生正负静电荷；而当这两种材料分离时，接触起电产生的正负电荷随之发生分离，进而在两种材料的电极间产生感应电势差并感生出电子；如果两种材料的电极之间接入负载或者处于短路状态，以上感应电势差就会驱动感生的电子通过外电路在两个电极之间流动进而形成交流电。现有的摩擦纳米发电机，为保证其能够源源不断地发电，常处于机械力的持续作用下，本身结构的稳定性和可靠性差，并且会严重影响其安装位置在受力时的力学性能；同时，摩擦纳米发电机中的摩擦材料或者电极，长期呈裸露受潮状态，对摩擦纳米发电机的电输出性能和能量转化效率均有不利影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种柔性摩擦纳米发电机，该柔性摩擦纳米发电机的结构简单，稳定性和柔性良好，耐潮可靠。本专利技术还提出了一种无源轮胎监测系统，该无源轮胎监测系统利用本专利技术的柔性摩擦纳米发电机为其提供电能，进而实现在不额外接入其他电源的情况下执行监测轮胎状态的任务。本专利技术的柔性摩擦纳米发电机，包括：柔性封装腔以及设置在所述柔性封装腔腔体内部的第一导电层、第二导电层、第一摩擦层以及与所述第一摩擦层材质不同的第二摩擦层；所述第一导电层和所述第二导电层分别固定设置在所述柔性封装腔的一组相对内壁上，所述第一导电层面向所述第二导电层的一面固定设置有所述第一摩擦层，所述第二导电层面向所述第一导电层的一面固定设置有所述第二摩擦层；所述第一导电层与所述第二导电层电性连接，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层之间存在间隔距离；在所述第一导电层、所述第二导电层的相对方向上，所述柔性封装腔受压变形时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层能够相互靠近并接触；所述柔性封装腔所受压力减小时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层能够脱离接触并相互远离。可选地，所述第一导电层包括第一柔性基底层和第一电极层，所述第一柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第一电极层固定安装在所述第一柔性基底层靠近所述第一摩擦层的面上；和/或，所述第二导电层包括第二柔性基底层和第二电极层，所述第二柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第二电极层固定安装在所述第二柔性基底层靠近所述第二摩擦层的面上。可选地，所述第一柔性基底层和/或所述第二柔性基底层与所述柔性封装腔为材质相同的一体绝缘结构。可选地，所述第一摩擦层与所述第一电极层为相同材质的一体导电结构或者所述第二摩擦层与所述第二电极层为相同材质的一体导电结构。可选地，所述第一导电层和/或所述第二导电层包括柔性基底和与所述柔性基底混合形成柔性导电膜层的导电介质。可选地，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层朝向远离对侧摩擦层的方向拱起。可选地，所述第一摩擦层的材质和所述第二摩擦层的材质在摩擦带电序列中不相邻。可选地，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层为柔性膜层，材质分别为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、碳纳米管、弹性硅胶、环氧树脂、溴化丁基橡胶以及尼龙材料中的一种。可选地，所述柔性封装腔为绝缘材料，包括橡胶、硅胶、弹性树脂以及聚酰亚胺中的至少一种。可选地，所述第一摩擦层面向所述第二摩擦层的一面和/或所述所述第二摩擦层面向所述第一摩擦层的一面上设置有微纳结构。一种无源轮胎监测系统，用于监测轮胎状态，包括：设置在所述轮胎内部依次电性连接的能量收集模块、能量管理模块以及传感器模块；所述能量收集模块包括至少一个上述任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，每个所述柔性摩擦纳米发电机固定设置在所述轮胎的胎面内表面或胎侧内表面上，并能够将其产生的交流电通过能量管理模块转化为直流电供给至所述传感器模块，所述传感器模块在所述能量收集模块的供能下实时测量轮胎的状态参数。可选地，所述柔性摩擦纳米发电机固定安装在所述胎面内表面的周向中心线上。可选地，所述柔性摩擦纳米发电机固定安装在所述胎侧内表面上，其柔性封装腔的外表面呈能够与所述胎侧内表面紧密贴合的弧形面。可选地，若干串联和/或并联的所述柔性摩擦纳米发电机等间隔地固定安装在所述胎面内表面的周向中心线上；和/或，若干串联和/或并联的所述柔性摩擦纳米发电机对称安装在所述胎面内表面左右两侧的所述胎侧内表面上，并且位于同一侧的所述柔性摩擦纳米发电机等间隔地固定安装在与所述周向中心线平行的所述胎侧内表面的周向环线上。可选地，所述无源轮胎监测系统还包括设置在车内与汽车的车载电源电性连接的显示模块，所述显示模块与所述传感器模块信号连接，能够接收所述传感器模块测得的轮胎的状态参数并加以显示。可选地，所述能量管理模块包括电性连接的开关、变压器、整流桥以及电容。本专利技术的有益效果是：本专利技术的柔性摩擦纳米发电机，包括柔性封装腔、分别固定设置在柔性封装腔中两相对内壁上的第一导电层、第二导电层，以及分别固定设置在所述第一导电层和所述第二导电层上的第一摩擦层和第二摩擦层；两导电层电性连接，材质不同的两摩擦层间存在间隔距离；当以上结构在两导电层的相对方向上受压时两摩擦层能够相互靠近并接触产生正负静电荷，当所受压力减小时两摩擦层脱离接触并远离，电子在两导电层间流动形成交流电。本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的结构简单耐潮、稳定性和柔性优良。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1是本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的一个实施例的剖视图；图2是本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的第二个实施例的剖视图；图3是本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的第三个实施例的剖视图；图4是本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的第四个实施例的剖视图；图5是本专利技术的柔性摩擦纳米发电机的第五个实施例的剖视图；图6是本专利技术的无源轮胎监测系统中柔性摩擦纳米发电机固定安装在轮胎的胎面内表面的结构示意图；图7是本专利技术的无源轮胎监测系统中柔性摩擦纳米发电机固定安装在轮胎的胎侧内表面的结构示意图；图8是图7中A的局部放大图；图9是本专利技术的无源轮胎监测系统的一个实施例的结构示意图，图中同时示出了汽车的车载电源。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请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技术人员所理解的通常意义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：柔性封装腔以及设置在所述柔性封装腔腔体内部的第一导电层、第二导电层、第一摩擦层以及与所述第一摩擦层材质不同的第二摩擦层；/n所述第一导电层和所述第二导电层分别固定设置在所述柔性封装腔的一组相对内壁上，所述第一导电层面向所述第二导电层的一面固定设置有所述第一摩擦层，所述第二导电层面向所述第一导电层的一面固定设置有所述第二摩擦层；所述第一导电层与所述第二导电层电性连接，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层之间存在间隔距离；/n在所述第一导电层、所述第二导电层的相对方向上，所述柔性封装腔受压变形时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层能够相互靠近并接触；所述柔性封装腔所受压力减小时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层能够脱离接触并相互远离。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：柔性封装腔以及设置在所述柔性封装腔腔体内部的第一导电层、第二导电层、第一摩擦层以及与所述第一摩擦层材质不同的第二摩擦层；
所述第一导电层和所述第二导电层分别固定设置在所述柔性封装腔的一组相对内壁上，所述第一导电层面向所述第二导电层的一面固定设置有所述第一摩擦层，所述第二导电层面向所述第一导电层的一面固定设置有所述第二摩擦层；所述第一导电层与所述第二导电层电性连接，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层之间存在间隔距离；
在所述第一导电层、所述第二导电层的相对方向上，所述柔性封装腔受压变形时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层能够相互靠近并接触；所述柔性封装腔所受压力减小时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层能够脱离接触并相互远离。


2.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：
所述第一导电层包括第一柔性基底层和第一电极层，所述第一柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第一电极层固定安装在所述第一柔性基底层靠近所述第一摩擦层的面上；
和/或，所述第二导电层包括第二柔性基底层和第二电极层，所述第二柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第二电极层固定安装在所述第二柔性基底层靠近所述第二摩擦层的面上。


3.根据权利要求2所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一柔性基底层和/或所述第二柔性基底层与所述柔性封装腔为材质相同的一体绝缘结构。


4.根据权利要求2或3所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层与所述第一电极层为相同材质的一体导电结构或者所述第二摩擦层与所述第二电极层为相同材质的一体导电结构。


5.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一导电层和/或所述第二导电层包括柔性基底和与所述柔性基底混合形成柔性导电膜层的导电介质。


6.根据权利要求1、2、3、5中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层朝向远离对侧摩擦层的方向拱起。


7.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层的材质和所述第二摩擦层的材质在摩擦带电序列中不相邻。


8.根据权利要求7所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和所述第二摩擦层为柔性膜层，材质分别为聚四氟乙烯、聚二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐婷，张不扬，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44