一种基于结构超滑的微发电机和发电机组制造技术

本申请公开了一种基于结构超滑的微发电机和发电机组，包括滑动件，绝缘介质层，电极，绝缘介质层为单一材料的介质层；滑动件和绝缘介质层相对滑动，滑动件的下表面与绝缘介质层的上表面形成结构超滑接触状态；滑动件在绝缘介质层的上表面对应电极的区域和未对应电极的区域往复滑动，滑动件和绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷感应带电。滑动件和绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷带电，当滑动件和绝缘介质层相对滑动，电极中感应出电荷，由于滑动接触的两表面形成结构超滑接触状态，滑动时不产生磨损，使用寿命延长；滑动接触的两表面实际接触面积和表观接触面积相接近，实际接触面积相对较大，表面电荷密度增大，增大发电机输出性能。机输出性能。机输出性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构超滑的微发电机和发电机组


[0001]本申请涉及微型发电设备
，特别是涉及一种基于结构超滑的微发电机和发电机组。

技术介绍

[0002]摩擦发电机是一种微型电子器件，利用摩擦起电和静电感应效应的耦合，并配合薄层式电极的设计，实现电流的有效输出，具有结构非常简单、轻巧等特点。
[0003]摩擦发电机在使用的过程中两个摩擦材料层进行往复的摩擦，为了增大表面电荷密度，提升摩擦发电机的输出性能，会在两个摩擦面设置微米或者次微米量级的微结构，例如纳米线、纳米管、纳米球、微米沟槽、微米锥、微米球等，微结构可以增大两个摩擦面的面积，但是，在摩擦发电机使用过程中，微结构会发生磨损，从而影响摩擦发电机的输出性能和使用寿命。
[0004]因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种基于结构超滑的微发电机和发电机组，以增加基于结构超滑的微发电机的输出性能，并延长使用寿命。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于结构超滑的微发电机，包括滑动件，绝缘介质层，电极，所述绝缘介质层为单一材料的介质层；
[0007]所述滑动件和所述绝缘介质层相对滑动，所述滑动件的下表面与所述绝缘介质层的上表面形成结构超滑接触状态；
[0008]所述滑动件在所述绝缘介质层的上表面对应所述电极的区域和未对应所述电极的区域往复滑动，所述滑动件和所述绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷感应带电。
[0009]可选的，还包括：
[0010]连接电路，所述连接电路包括连接线，所述电极和所述滑动件分别连接有连接线，且所述滑动件接地，所述滑动件、所述电极与大地之间均存在电子转移。
[0011]可选的，所述电极和所述滑动件与大地的连接线上分别连接有元件。
[0012]可选的，连接线的一端与所述电极相连接，另一端与大地相连，且所述滑动件与大地之间不存在电子转移。
[0013]可选的，所述滑动件的材料为二维的导体材料、半导体材料或绝缘体材料。
[0014]可选的，所述绝缘介质层的上表面为原子级平整的表面，且所述绝缘介质层的材料为非单晶二维材料。
[0015]可选的，所述绝缘介质层的材料为下述任一种：
[0016]二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝。
[0017]可选的，所述绝缘介质层的厚度为100nm～500nm，包括端点值。
[0018]可选的，所述绝缘介质层的材料为单晶二维材料。
[0019]可选的，所述电极的长度和所述滑动件的长度相等，且所述电极和所述滑动件的长度之和等于所述绝缘介质层的长度。
[0020]本申请还提供一种发电机组，所述发电机组包括多个串联和/或并联的上述任一种所述的基于结构超滑的微发电机。
[0021]本申请所提供的一种基于结构超滑的微发电机，包括滑动件，绝缘介质层，电极，所述绝缘介质层为单一材料的介质层；所述滑动件和所述绝缘介质层相对滑动，所述滑动件的下表面与所述绝缘介质层的上表面形成结构超滑接触状态；所述滑动件在所述绝缘介质层的上表面对应所述电极的区域和未对应所述电极的区域往复滑动，所述滑动件和所述绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷感应带电。
[0022]可见，本申请中的基于结构超滑的微发电机包括滑动件、绝缘介质层和电极，滑动件和绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷感应带电，当滑动件和绝缘介质层相对滑动，电极中感应出电荷，由于滑动件的下表面和绝缘介质层的上表面形成结构超滑接触状态，在超滑接触状态下，滑动件的下表面和绝缘介质层的上表面相对滑动时不会产生磨损，也即基于结构超滑的微发电机不会出现磨损，使用寿命延长，并且，滑动件的下表面和绝缘介质层的上表面的实际接触面积和表观接触面积相接近，实际接触面积相对较大，所以滑动件的下表面和绝缘介质层的上表面的表面电荷密度增大，使得超微发电机单位面积的输出性能增加。
[0023]此外，本申请还提供一种具有上述优点的发电机组。
附图说明
[0024]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本申请实施例所提供的一种基于结构超滑的微发电机的结构示意图；
[0026]图2为本申请实施例所提供的另一种基于结构超滑的微发电机的结构示意图；
[0027]图3(a)至图3(d)为本申请实施例所提供的一种基于结构超滑的微发电机的工作原理流程图；
[0028]图4(a)至图4(d)为本申请实施例所提供的另一种基于结构超滑的微发电机的工作原理流程图。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0030]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]正如
技术介绍
部分所述，目前为了提升摩擦发电机的输出性能，会在超擦发电机的两个摩擦面设置微米或者次微米量级的微结构，微结构可以增大两个摩擦面的面积，但是，在摩擦发电机使用过程中，微结构会发生磨损，从而影响摩擦发电机的输出性能和使用寿命。
[0032]有鉴于此，本申请提供了一种基于结构超滑的微发电机，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于结构超滑的微发电机的结构示意图，包括滑动件3，绝缘介质层2，电极1，所述绝缘介质层2为单一材料的介质层；
[0033]所述滑动件3和所述绝缘介质层2相对滑动，所述滑动件3的下表面与所述绝缘介质层2的上表面形成结构超滑接触状态；
[0034]所述滑动件3在所述绝缘介质层2的上表面对应所述电极1的区域和未对应所述电极1的区域往复滑动，所述滑动件3和所述绝缘介质层2接触起电或者通过注入电荷感应带电。
[0035]滑动件3和绝缘介质层2接触时，一个带正电荷，另一个带负电荷；当滑动件3和绝缘介质层2注入电荷带电时，一个注入正电荷，另一个注入负电荷，即滑动件3和绝缘介质层2带电后，电荷的电性相反。
[0036]可选的，所述绝缘介质层的厚度为100nm～500nm，包括端点值，例如100纳米，150纳米，200纳米，250纳米，300纳米，350纳米，400纳米，450纳米等等。
[0037]结构超滑接触状态是指发生相对滑动的两个接触表面之间的摩擦力几乎为零，磨损为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于结构超滑的微发电机，其特征在于，包括滑动件，绝缘介质层，电极，所述绝缘介质层为单一材料的介质层；所述滑动件和所述绝缘介质层相对滑动，所述滑动件的下表面与所述绝缘介质层的上表面形成结构超滑接触状态；所述滑动件在所述绝缘介质层的上表面对应所述电极的区域和未对应所述电极的区域往复滑动，所述滑动件和所述绝缘介质层接触起电或者通过注入电荷感应带电。2.如权利要求1所述的基于结构超滑的微发电机，其特征在于，所述电极和所述滑动件分别连接有连接线，且所述滑动件接地，所述滑动件、所述电极与大地之间均存在电子转移。3.如权利要求2所述的基于结构超滑的微发电机，其特征在于，所述电极和所述滑动件与大地的连接线上分别连接有元件。4.如权利要求1所述的基于结构超滑的微发电机，其特征在于，连接线的一端与所述电极相连接，另一端与大地相连，且所述滑动件与大地之间不存在电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂锦辉，郑泉水，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：