一种基于多介质的微发电机和发电机组制造技术

本申请公开了一种基于多介质的微发电机和发电机组，包括滑动件，绝缘介质层和电极；绝缘介质层包括在平行于滑动件滑动方向上分布的多个介质单元；绝缘介质层和滑动件带有电荷，且相邻介质单元所带电荷电性相反；滑动件在多个介质单元的上表面往复滑动。绝缘介质层包括多个介质单元，当滑动件在相邻介质单元中的第一种介质单元上时，电极中的电荷量为第二种介质单元与滑动件之间的转移电荷量，当滑动件滑动至第二种介质单元上时，电极中的电荷量变为第一种介质单元与滑动件之间的转移电荷量，由于相邻介质单元所带的电荷电性相反，电极中转移的电荷量总量为所有介质单元中所带电荷量的数量和，发电机的输出性能增强。发电机的输出性能增强。发电机的输出性能增强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多介质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多介质的微发电机和发电机组。

技术介绍

[0002]微发电机可以在非常小的外界作用力下发生滑动摩擦，进而产生电能，其尺寸很小，广泛应用于传感器、物联网、传感器网络、大数据、个人医疗系统、人工智能等领域。
[0003]微发电机中的滑动件与均匀单一的绝缘介质层发生相对滑动，滑动件与绝缘介质层在相对静止时带有电性相反的电荷，在滑动件发生滑动过程中，微发电机电极中出现电荷转移，电荷转移量为滑动件与绝缘介质层之间的转移电荷量，滑动件与绝缘介质层之间的转移电荷量比较小，导致微发电机的输出性能较差。
[0004]因此，如何提升微发电机的输出性能应是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种基于多介质的微发电机和发电机组，以提升微发电机的输出性能。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于多介质的微发电机，包括滑动件，绝缘介质层和电极；
[0007]所述绝缘介质层包括在平行于所述滑动件滑动方向上分布的多个介质单元；所述绝缘介质层和所述滑动件带有电荷，且相邻所述介质单元所带电荷电性相反；所述滑动件在多个所述介质单元的上表面往复滑动。
[0008]可选的，相邻所述介质单元的间距为零。
[0009]可选的，相邻所述介质单元之间具有间隙。
[0010]可选的，还包括：
[0011]位于相邻所述介质单元之间的绝缘填充层，且所述绝缘填充层的上表面低于所述绝缘介质层的上表面。
[0012]可选的，所述绝缘介质层和所述滑动件接触电荷转移起电。
[0013]可选的，相邻所述介质单元在平行于滑动方向上的长度相等，且与所述滑动件的长度相等。
[0014]可选的，所述介质单元的数量为两个。
[0015]可选的，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。
[0016]可选的，所述绝缘介质层的材料包括浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃、锆钛酸铅中的至少一种，以及氮化铝、石英玻璃的至少一种。
[0017]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多介质的微发电机。
[0018]本申请所提供的一种基于多介质的微发电机，包括滑动件，绝缘介质层和电极；所述绝缘介质层包括在平行于所述滑动件滑动方向上分布的多个介质单元；所述绝缘介质层和所述滑动件带有电荷，且相邻所述介质单元所带电荷电性相反；所述滑动件在多个所述介质单元的上表面往复滑动。
[0019]可见，本申请中的微发电机中的绝缘介质层包括多个介质单元，当滑动件在绝缘介质层中相邻介质单元中的第一种介质单元上时，电极中的电荷量为第二种介质单元与滑动件之间的转移电荷量，当滑动件滑动至第二种介质单元上时，电极中的电荷量变为第一种介质单元与滑动件之间的转移电荷量，由于相邻介质单元所带的电荷电性相反，所以电极中转移的电荷量总量为所有介质单元中所带电荷量的数量和，相较于单一绝缘介质层，转移的电荷总量增多，所以微发电机的输出性能增强。
[0020]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
[0021]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。
[0022]图1为本申请实施例所提供一种基于多介质的微发电机的结构示意图；
[0023]图2为本申请实施例所提供另一种基于多介质的微发电机的结构示意图；
[0024]图3为本申请实施例所提供另一种基于多介质的微发电机的结构示意图；
[0025]图4(a)至图4(d)为本申请实施例所提供的基于多介质的微发电机的工作原理流程图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]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。
[0028]微发电机是指尺寸在微米量级的发电机。
[0029]正如
技术介绍
部分所述，目前微发电机中的滑动件与均匀单一的绝缘介质层发生相对滑动，滑动件与绝缘介质层在相对静止时带有电性相反的电荷，在滑动件发生滑动过程中，微发电机电极中出现电荷转移，电荷转移量为滑动件与绝缘介质层之间的转移电荷量，滑动件与绝缘介质层之间的转移电荷量比较小，导致微发电机的输出性能较差。
[0030]有鉴于此，本申请提供了一种基于多介质的微发电机，请参考图1，图1为本申请实施例所提供一种基于多介质的微发电机的结构示意图，包括滑动件3，绝缘介质层和电极1；
[0031]所述绝缘介质层包括在平行于所述滑动件3滑动方向上分布的多个介质单元2；所
述绝缘介质层和所述滑动件3带有电荷，且相邻所述介质单元2所带电荷电性相反；所述滑动件3在多个所述介质单元2的上表面往复滑动。
[0032]基于多介质的微发电机还包括：连接电路，所述连接电路包括连接线，所述连接线的一端与所述电极相连接，另一端与所述滑动件连接，连接电路中还包括元件，元件包括但不限于电阻、LED(Light
‑
Emitting Diode，发光二极管)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等。
[0033]本申请中对绝缘介质层中介质单元2的数量不做具体限定，例如，所述介质单元2的数量为两个，或者三个、四个等等，具体根据需要设置即可。
[0034]本申请中对相邻介质单元之间的连接情况不做具体限定，可自行设置。例如，相邻所述介质单元的间距为零，如图1所示，或者相邻所述介质单元之间具有间隙，当相邻介质单元之间具有间隙时，可以有效阻止相邻介质单元之间的电荷发生转移。进一步的，当相邻介质单元之间具有间隙时，相邻介质单元之间可以为空的，不填充任何其他材料，或者相邻所述介质单元之间设置有绝缘填充层4，且所述绝缘填充层4的上表面低于所述绝缘介质层的上表面，如图2所示。本申请中对绝缘填充层4的材料不做限定，起到绝缘作用即可。
[0035]可选的，所述绝缘介质层的厚度为100nm～500nm，包括端点值，例如150纳米，200纳米，250纳米，300纳米，350纳米，400纳米，450纳米等等。
[0036]需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多介质的微发电机，其特征在于，包括滑动件，绝缘介质层和电极；所述绝缘介质层包括在平行于所述滑动件滑动方向上分布的多个介质单元；所述绝缘介质层和所述滑动件带有电荷，且相邻所述介质单元所带电荷电性相反；所述滑动件在多个所述介质单元的上表面往复滑动。2.如权利要求1所述的基于多介质的微发电机，其特征在于，相邻所述介质单元的间距为零。3.如权利要求1所述的基于多介质的微发电机，其特征在于，相邻所述介质单元之间具有间隙。4.如权利要求3所述的基于多介质的微发电机，其特征在于，还包括：位于相邻所述介质单元之间的绝缘填充层，且所述绝缘填充层的上表面低于所述绝缘介质层的上表面。5.如权利要求1所述的基于多介质的微发电机，其特征在于，所述绝缘介质层和所...

【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：