一种基于鱼鳞状电极的发电机及转动速度识别传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于鱼鳞状电极的发电机及转动速度识别传感器，发电机包括电极部分和滑块部分；电极部分包括PET膜封装的电极结构，电极结构包括第一电极连接线、第二电极连接线和矩阵式排列的鱼鳞状电极，各鱼鳞状电极平铺在同一平面上；鱼鳞状电极分为第一电极和第二电极，各行鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔排列，各列鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔排列，滑块部分包括亚克力板和多个滑动块，滑动块为PTFE膜，滑动块与鱼鳞状电极的形状和尺寸均相同，多个滑动块粘贴在亚克力板上，多个滑动块在亚克力板上的位置分布与第一电极或第二电极的位置分布相同。本发明专利技术发电机能够收集平面任意方向上机械滑动产生的能量。能量。能量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于鱼鳞状电极的发电机及转动速度识别传感器


[0001]本专利技术涉及新能源
，特别是涉及一种基于鱼鳞状电极的发电机及转动速度识别传感器。

技术介绍

[0002]物联网的建立需要数十亿或数万亿分散式传感器，这些传感器可以可靠、自主地监控人类生活的方方面面，传统的基于电池的传感器存在寿命短、封装尺寸大、设备可维护性低、环境污染风险大等缺点。从环境中收集能量的自供电传感技术是实现无线传感器大规模应用的理想策略，摩擦电纳米发电机(TENG)是一种从环境中收集机械能并将其转化为电能的装置，转换后的电能可用作电源或传感器信号。
[0003]在各种机械运动形式中，平面滑动和旋转运动在日常生活中无处不在，它已经成为一个有吸引力的能量收集目标，同时在日常生活和工业生产中，摩擦纳米发电机作为自供电的主动传感器进行旋转状态监测也具有重要意义。图形电极是实现机械能采集和自供电传感的重要手段，为满足摩擦纳米发电机不同场景下多种形式机械能的收集和自供电传感的需求，人们在新型电极结构设计方面做了大量的研究在之前的研究中，郭等人设计了一种基于棋盘电极的全方位平面运动能量采集摩擦纳米发电机，但是电极结构的严格对称导致其在特定的运动方向上不能够收集能量[H.Guo,Q.Leng,X.He,M.Wang,J.Chen,C.Hu,Y.Xi,A triboelectric generator based on checker
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like interdigital electrodes with asandwiched PET thin film for harvesting sliding energy in all directions,Adv.EnergyMater.5(2015)1
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9.https://doi.org/10.1002/aenm.201400790]，由于摩擦纳米发电机电极结构的严格对称，其存在特定的方向上无法收集能量的问题；为了克服上述的局限性，夏等人设计了一种基于蜂窝状的三电极摩擦纳米发电机[X.Xia,G.Liu,H.Guo,Q.Leng,C.Hu,Y.Xi,Honeycomb
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like three electrodes based triboelectric generator for harvesting energy in full space and as a self
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powered vibration alertor,Nano Energy.15(2015)766
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775.https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.05.033.]，但是相比于两电极的结构设计，采用三电极结构的设计方式，会不可避免的导致能量耗散和电路结构的复杂性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于鱼鳞状电极的发电机及转动速度识别传感器，能够收集平面任意方向上机械滑动产生的能量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于鱼鳞状电极的发电机，包括电极部分和滑块部分；所述电极部分包括PET膜封装的电极结构，所述电极结构包括第一电极连接线、第二电极连接线和矩阵式排列的鱼鳞状电极，各所述鱼鳞状电极平铺在同一平面上，相邻所述鱼鳞状电极之间存在间隔；所述鱼鳞状电极分为第一电极和第二电极，各行鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔
排列，各列鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔排列，各所述第一电极均与所述第一电极连接线连接，各所述第二电极均与所述第二电极连接线连接，所述滑块部分包括亚克力板和多个滑动块，所述滑动块为PTFE膜，所述滑动块与所述鱼鳞状电极的形状和尺寸均相同，多个所述滑动块粘贴在所述亚克力板上，多个所述滑动块在所述亚克力板上的位置分布与所述第一电极或所述第二电极的位置分布相同；通过所述滑块部分与所述电极部分相互摩擦进行发电。
[0007]可选地，相邻所述鱼鳞状电极之间间隔为0.8mm。
[0008]可选地，所述鱼鳞状电极的外形为依次连接的第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧，所述第一圆弧、所述第二圆弧和所述第三圆弧对应的圆的半径相同，且三个圆的圆心组成一个等腰直角三角形。
[0009]可选地，所述基于鱼鳞状电极的发电机的制备过程为：
[0010]将表面镀有金属的PET膜裁剪成设定形状；
[0011]将光致抗蚀膜粘贴在所述PET膜上金属的表面；
[0012]采用菲林按照预设图形对所述光致抗蚀膜进行曝光；
[0013]通过显影液将所述光致抗蚀膜未曝光的区域显影掉；
[0014]将显影后露出的金属进行刻蚀；
[0015]将光致抗蚀膜剥离，获得电极结构；
[0016]将电极结构镀有金属的一面，通过热压合覆盖一层PET膜，获得电极部分；
[0017]将PTFE膜粘贴在亚克力板上，所述PTFE膜在所述亚克力板上的位置分布与所述电极结构中第一电极或第二电极的位置分布相同。
[0018]可选地，所述金属为铜。
[0019]可选地，所述铜的厚度为35μm。
[0020]可选地，所述PET膜的厚度为25μm。
[0021]可选地，所述PTFE膜的厚度为200μm。
[0022]本专利技术还公开了一种转动速度识别传感器，所述转动速度识别传感器包括所述的基于鱼鳞状电极的发电机；所述转动速度识别传感器还包括第一有机玻璃圆筒和第二有机玻璃圆筒；
[0023]电极部分卷成筒状固定于第一有机玻璃圆筒内壁，电极部分与所述第一有机玻璃筒内壁贴合，滑块部分粘贴在第二有机玻璃圆筒外壁，外壁粘贴有所述滑块部分的所述第二有机玻璃圆筒能够插入所述第一有机玻璃圆筒内；
[0024]通过单位时间内，所述第二有机玻璃圆筒在所述第一有机玻璃圆筒内转动时输出的电流大小或脉冲数量进行转动速度识别。
[0025]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术鱼鳞状的电极结构对称周期性排布在平面上且鱼鳞状电极的各边形状均为曲线，使得滑块能够收集平面任意方向上机械滑动产生的能量；通过PET膜封装鱼鳞状的电极结构，使得鱼鳞状的电极结构的摩擦纳米发电机具有结构简单、可卷曲、可折叠、便于携带和适应性强的特点；并且包括基于鱼鳞状电极的发电机的转动速度识别传感器可用于转动能量收集和旋转状态监测。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术一种基于鱼鳞状电极的发电机结构示意图；
[0029]图2为巨骨蛇鱼的示意图；
[0030]图3为巨骨蛇鱼的鳞片的示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于鱼鳞状电极的发电机，其特征在于，包括电极部分和滑块部分；所述电极部分包括PET膜封装的电极结构，所述电极结构包括第一电极连接线、第二电极连接线和矩阵式排列的鱼鳞状电极，各所述鱼鳞状电极平铺在同一平面上，相邻所述鱼鳞状电极之间存在间隔；所述鱼鳞状电极分为第一电极和第二电极，各行鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔排列，各列鱼鳞状电极中第一电极和第二电极依次间隔排列，各所述第一电极均与所述第一电极连接线连接，各所述第二电极均与所述第二电极连接线连接，所述滑块部分包括亚克力板和多个滑动块，所述滑动块为PTFE膜，所述滑动块与所述鱼鳞状电极的形状和尺寸均相同，多个所述滑动块粘贴在所述亚克力板上，多个所述滑动块在所述亚克力板上的位置分布与所述第一电极或所述第二电极的位置分布相同；通过所述滑块部分与所述电极部分相互摩擦进行发电。2.根据权利要求1所述的基于鱼鳞状电极的发电机，其特征在于，相邻所述鱼鳞状电极之间间隔为0.8mm。3.根据权利要求1所述的基于鱼鳞状电极的发电机，其特征在于，所述鱼鳞状电极的外形为依次连接的第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧，所述第一圆弧、所述第二圆弧和所述第三圆弧对应的圆的半径相同，且三个圆的圆心组成一个等腰直角三角形。4.根据权利要求1所述的基于鱼鳞状电极的发电机，其特征在于，所述基于鱼鳞状电极的发电机的制备过程为：将表面镀有金属的PET膜裁剪成设定形状；将光致抗蚀膜粘贴在所述PET膜上...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志武，马国梁，牛士超，张俊秋，王大凯，刘莉莉，李健豪，张芷嫣，李博，王泽，周亮，刘强，刘林鹏，王景祥，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：