一种光能耦合的摩擦纳米发电机，包括：第一平板，第二平板，分别设置在第一平板和第二平板上的第一电极和第二电极；第二电极上还设置有复合摩擦层；复合摩擦层由具有电负性的绝缘薄膜组成，并且绝缘薄膜内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒，在外力作用下，第一电极的表面与复合摩擦层的表面发生周期性摩擦接触与分离，从而产生电能。上述摩擦纳米发电机利用过渡金属氧化物纳米颗粒的光电效应，在复合摩擦层掺杂过渡金属氧化物纳米颗粒实现机械能和光能有机结合，还通过空位工程处理，使得过渡金属氧化物的结构中形成氧空位，增加载流子的浓度，从而在光照情况下提高摩擦纳米发电机工作时的电荷密度和发电效率。摩擦纳米发电机工作时的电荷密度和发电效率。摩擦纳米发电机工作时的电荷密度和发电效率。
【技术实现步骤摘要】
一种光能耦合的摩擦纳米发电机
[0001]本专利技术涉及纳米发电设备领域，尤其涉及一种光能耦合的摩擦纳米发电机。
技术介绍
[0002]目前，物联网的运作需要使用大量的传感器，而传感器的工作需要使用太阳能或电池来进行供电，其中太阳能受限于时间和传感器所在的自然气候条件，电池则需要定期进行更换并且存在污染环境的风险。为了对传感器提供长时间无需更换的供电设备，已经出现摩擦纳米发电机，其基于接触起电和静电感应的原理，有效收集自然界或人类日常运动形成的机械能，并将机械能转换为电能。但是现有的摩擦纳米发电机存在设计结构复杂和电荷密度低等问题，无法实现低成本和高效的发电。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种光能耦合的摩擦纳米发电机，包括第一平板，第二平板，分别设置在第一平板和第二平板上的第一电极和第二电极；第二电极上还设置有复合摩擦层；复合摩擦层由具有电负性的绝缘薄膜组成，并且绝缘薄膜内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒，在外力作用下，第一电极的表面与复合摩擦层的表面发生周期性摩擦接触与分离，从而产生电能。上述摩擦纳米发电机利用过渡金属氧化物纳米颗粒的光电效应，在复合摩擦层掺杂过渡金属氧化物纳米颗粒实现机械能和光能有机结合，还通过空位工程处理，使得过渡金属氧化物的结构中形成氧空位，增加载流子的浓度，从而在光照情况下提高摩擦纳米发电机工作时的电荷密度和发电效率。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：
[0005]一种光能耦合的摩擦纳米发电机，包括：
[0006]相互平行设置的第一平板和第二平板；
[0007]第一电极，其设置在所述第一平板与所述第二平板相对的表面上；
[0008]第二电极，其设置在所述第二平板与所述第一平板相对的表面上；
[0009]复合摩擦层，其设置在所述第二电极与所述第一平板相对的表面上；所述复合摩擦层由具有电负性的绝缘薄膜组成，并且所述绝缘薄膜内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒；
[0010]所述第一电极和所述复合摩擦层作为所述摩擦纳米发电机的摩擦对，在外力作用下，所述第一电极的表面与所述复合摩擦层的表面发生周期性摩擦接触与分离，从而产生电能。
[0011]在其中一实施例中，所述第一平板和所述第二平板具有相同的尺寸；所述第一平板和所述第二平板均由亚克力材料制成。
[0012]在其中一实施例中，所述第一电极粘连设置在所述第一平板与所述第二平板相对的表面上；所述第二电极粘连设置在所述第二平板与所述第一平板相对的表面上。
[0013]在其中一实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为透明导电薄膜。
[0014]在其中一实施例中，所述第一电极和所述第二电极由石墨烯、氧化铟锡、二氧化钼薄膜、碳纳米管或银纳米线制成。
[0015]在其中一实施例中，所述复合摩擦层粘连设置在所述第二电极与所述第一平板相对的表面上；或者，所述复合摩擦层利用化学键连接设置在所述第二电极与所述第一平板相对的表面上；或者，所述复合摩擦层直接生长设置在所述第二电极与所述第一平板相对的表面上。
[0016]在其中一实施例中，所述绝缘薄膜由聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯或聚氯乙烯制成。
[0017]在其中一实施例中，所述过渡金属氧化物纳米颗粒为三氧化钨纳米颗粒、二氧化钼纳米颗粒或氧化钛纳米颗粒。
[0018]在其中一实施例中，所述具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒通过空位工程处理，在过渡金属氧化物纳米颗粒中引入氧空位。
[0019]在其中一实施例中，所述第一电极和所述第二电极均连接有铜导线或铝箔锡纸。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]本申请提供的光能耦合的摩擦纳米发电机，包括第一平板，第二平板，分别设置在第一平板和第二平板上的第一电极和第二电极；第二电极上还设置有复合摩擦层；复合摩擦层由具有电负性的绝缘薄膜组成，并且绝缘薄膜内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒，在外力作用下，第一电极的表面与复合摩擦层的表面发生周期性摩擦接触与分离，从而产生电能。上述摩擦纳米发电机利用过渡金属氧化物纳米颗粒的光电效应，在复合摩擦层掺杂过渡金属氧化物纳米颗粒实现机械能和光能有机结合，还通过空位工程处理，使得过渡金属氧化物的结构中形成氧空位，增加载流子的浓度，从而在光照情况下提高摩擦纳米发电机工作时的电荷密度和发电效率。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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。其中：
[0023]图1是本申请提供的光能耦合的摩擦纳米发电机的结构示意图。
[0024]图2是图1所示的光能耦合的摩擦纳米发电机的复合摩擦层的组成示意图。
[0025]附图标记：1、第一平板；2、第二平板；3、第一电极；4、第二电极；5、复合摩擦层；6、绝缘薄膜；7、过渡金属氧化物纳米颗粒。
【具体实施方式】
[0026]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。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它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0029]请参阅图1至图2所示，本申请一实施例提供的光能耦合的摩擦纳米发电机，光能耦合的摩擦纳米发电机包括相互平行设置的第一平板1和第二平板2。第一电极3，其设置在第一平板1与第二平板2相对的表面上；第二电极4，其设置在第二平板2与第一平板1相对的表面上；复合摩擦层5，其设置在第二电极4与第一平板1相对的表面上；复合摩擦层5由具有电负性的绝缘薄膜6组成，并且绝缘薄膜6内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒7；第一电极3和复合摩擦层5作为摩擦纳米发电机的摩擦对，在外力作用下，第一电极3的表面与复合摩擦层5的表面发生周期性摩擦接触与分离，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光能耦合的摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：相互平行设置的第一平板和第二平板；第一电极，其设置在所述第一平板与所述第二平板相对的表面上；第二电极，其设置在所述第二平板与所述第一平板相对的表面上；复合摩擦层，其设置在所述第二电极与所述第一平板相对的表面上；所述复合摩擦层由具有电负性的绝缘薄膜组成，并且所述绝缘薄膜内部掺杂有具有氧空位的过渡金属氧化物纳米颗粒；所述第一电极和所述复合摩擦层作为所述摩擦纳米发电机的摩擦对，在外力作用下，所述第一电极的表面与所述复合摩擦层的表面发生周期性摩擦接触与分离，从而产生电能。2.根据权利要求1所述的光能耦合的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板具有相同的尺寸；所述第一平板和所述第二平板均由亚克力材料制成。3.根据权利要求1所述的光能耦合的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一电极粘连设置在所述第一平板与所述第二平板相对的表面上；所述第二电极粘连设置在所述第二平板与所述第一平板相对的表面上。4.根据权利要求1所述的光能耦合的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为透明导电薄膜。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄海波，索旭，苗胜，文震，陈冠宇，陈立国，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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