【技术实现步骤摘要】
本申请涉及摩擦纳米发电机，特别涉及一种摩擦纳米发电机、应用、防腐系统和能量收集转换系统。
技术介绍
1、摩擦纳米发电机是一种将机械信号直接转化为电信号的转换器，是能量收集的热门候选者。因此，开发能够稳定地进行能量收集和转换的摩擦纳米发电机尤为重要。
2、相关技术中的摩擦纳米发电机凭借自身结构收集能源，并将机械信号转换成电信号，从而实现能量的收集与转换。例如，单电极结构的摩擦纳米发电机在海上漂浮，海洋能使与摩擦纳米发电机碰撞摩擦，摩擦纳米发电机将机械信号转换成电信号，从而完成海洋能的收集和转换。
3、然而，海上的工作环境复杂，海浪是一种非线性的随机运动，并且其多数时间的工作频率约为1hz的低频运动。相关技术中的摩擦纳米发电机难以适用于海浪波形并且无法保证低频状态下持续稳定工作，导致能量转化效率低。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请提供一种摩擦纳米发电机、应用、防腐系统和能量收集转换系统，该摩擦纳米发电机的陀螺形壳体和摩擦自装层等结构可以稳定地在海面上收集海洋能，与ptfe层滑动连接的尼龙层，在ptfe层上滑动摩擦，使摩擦纳米发电机的重心产生变化，有效地将低频海洋能转化成机械能，尼龙层的滑动摩擦运动将机械能转换成电能，该摩擦纳米发电机在为器件和仪表供电、机械能的收集和转换以及金属防腐保护方面具有应用前景。
2、具体而言，包括以下的技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机包括陀螺形壳体、圆形盖板、摩擦自组装
4、在一些实施例中，所述ptfe层和所述尼龙层为长方形，所述尼龙层包括多个尼龙薄膜和树脂板，所述尼龙薄膜为长方形，沿着长度方向上每隔10mm平行设置一个长方形通孔得到的树脂板具有栅格结构，所述长方形通孔的宽度方向所在直线与所述尼龙层的长度方向所在直线平行，所述尼龙薄膜贴合设置在所述树脂板的下板面的长方形通孔旁的间隔处，所述尼龙薄膜贴合设置在所述ptfe层的一面。
5、在一些实施例中，所述固定板上侧具有长方形凹槽，用于放置所述摩擦自组装层，所述长方形凹槽的长度和宽度与所述ptfe层的长度和宽度均相同，所述尼龙层的长度小于所述长方形凹槽的长度，所述固定板的凹槽的深度大于所述尼龙层、所述ptfe层和所述电极层的高度和。
6、在一些实施例中，所述陀螺形壳体的上边缘延伸有外沿，所述外沿的内径与所述圆形盖板的直径相同，用于与所述圆形盖板可拆卸连接；
7、所述圆形盖板的上表面的中心处具有凸块，所述凸块具有圆形通孔。
8、在一些实施例中，所述电极层的电极图案为叉指型，具有指状电极图案，所述指状电极的条数与尼龙薄膜的个数相同，所述指状电极的宽度与尼龙薄膜311的宽度相同。
9、在一些实施例中，所述摩擦自组装层和所述固定板的个数为多个，所述摩擦自组装层的个数和所述固定板的个数相同，所述摩擦自组装层贴合设置在所述固定板的凹槽中，多个摩擦自组装层平行固定于所述陀螺形壳体内侧。
10、在一些实施例中，所述摩擦纳米发电机在频率为1hz的海浪模拟池中，在外接400mω负载时输出的功率密度为77mw/m2，所述海浪模拟池为3.5wt%nacl溶液，具有非线性海浪波。
11、第二方面，本申请提供一种如上述第一方面所述的摩擦纳米发电机的应用，所述应用包括为器件和仪表供电、机械能的收集和转换以及金属防腐保护。
12、第三方面，本申请提供一种防腐系统，所述防腐系统包括如上述第一方面所述摩擦纳米发电机、整流模块、第一电极片和第二电极片，所述整流模块的第一端与所述摩擦纳米发电机的电极层的一端连接，所述整流模块的第二端与所述摩擦纳米发电机的电极层的另一端连接，所述整流模块的第三端与所述第一电极片连接，所述整流模块的第四端与所述第二电极片连接。
13、第四方面，本申请提供一种能量收集转换系统，所述能量收集转换系统包括如上述第一方面所述摩擦纳米发电机、多个固定装置和连接轴，多个所述摩擦纳米发电机套设在所述连接轴上，所述连接轴穿过所述摩擦纳米发电机的圆形盖板上凸块的圆形通孔，多个所述固定装置设置在所述连接轴的两端。
14、本申请提供的技术方案的有益效果至少包括：
15、本申请提供了一种摩擦纳米发电机、应用、防腐系统和能量收集转换系统，该摩擦纳米发电机包括陀螺形壳体、圆形盖板、摩擦自组装层和固定板，陀螺形壳体与圆形盖板可拆卸连接，侧面固定在陀螺形壳体内侧的固定板具有放置摩擦自组装层的凹槽，摩擦自组装层包括从上至下依次设置的尼龙层、ptfe层和电极层，尼龙层与ptfe层的一面滑动连接，电极层的一面贴合设置在固定板的凹槽中，电极层与凹槽贴合面相对的面与ptfe层的另一面贴合。该摩擦纳米发电机的陀螺形壳体和摩擦自装层等结构可以稳定地在海面上收集海洋能，与ptfe层滑动连接的尼龙层，在ptfe层上滑动摩擦，使摩擦纳米发电机的重心产生变化，有效地将低频海洋能转化成机械能，尼龙层的滑动摩擦运动将机械能转换成电能，该摩擦纳米发电机在为器件和仪表供电、机械能的收集和转换以及金属防腐保护方面具有应用前景。
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1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括陀螺形壳体（1）、圆形盖板（2）、摩擦自组装层（3）和固定板（4），所述陀螺形壳体（1）与圆形盖板（2）可拆卸连接，侧面固定在所述陀螺形壳体（1）内侧的所述固定板（4）具有放置所述摩擦自组装层（3）的凹槽（41），所述摩擦自组装层（3）包括从上至下依次设置的尼龙层（31）、PTFE层（32）、电极层（33），所述尼龙层（31）与所述PTFE层（32）的一面滑动连接，电极层（33）的一面贴合设置在所述固定板（4）的凹槽（41）中，所述电极层（33）与所述凹槽（41）贴合面相对的面与所述PTFE层（32）的另一面贴合。
2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述PTFE层（32）和所述尼龙层（31）为长方形，所述尼龙层（31）包括多个尼龙薄膜（311）和树脂板（312），所述尼龙薄膜（311）为长方形，沿着长度方向上每隔10mm平行设置一个长方形通孔（3121）得到的树脂板（312）具有栅格结构，所述长方形通孔（3121）的宽度方向所在直线与所述尼龙层（31）的长度方向所在直线平行，所述尼龙薄膜（31
3.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述固定板（4）上侧具有长方形凹槽（41），用于放置所述摩擦自组装层（3），所述长方形凹槽（41）的长度和宽度与所述PTFE层（32）的长度和宽度均相同，所述尼龙层（31）的长度小于所述长方形凹槽（41）的长度，所述固定板（4）的凹槽（41）的深度大于所述尼龙层（31）、所述PTFE层（32）和所述电极层（33）的高度和。
4.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述陀螺形壳体（1）的上边缘延伸有外沿（11），所述外沿（11）的内径与所述圆形盖板（2）的直径相同，用于与所述圆形盖板（2）可拆卸连接；
5.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述电极层（33）的电极图案为叉指型，具有指状电极图案，所述指状电极的条数与尼龙薄膜（311）的个数相同，所述指状电极的宽度与尼龙薄膜311的宽度相同。
6.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦自组装层（3）和所述固定板（4）的个数为多个，所述摩擦自组装层（3）的个数和所述固定板（4）的个数相同，所述摩擦自组装层（3）贴合设置在所述固定板（4）的凹槽（41）中，多个摩擦自组装层（3）平行固定于所述陀螺形壳体（1）内侧。
7.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机在频率为1Hz的海浪模拟池中，在外接400MΩ负载时输出的功率密度为77mW/m2，所述海浪模拟池为3.5wt%NaCl溶液，具有非线性海浪波。
8.一种如权利要求1-7任一所述摩擦纳米发电机的应用，所述应用包括为器件和仪表供电、机械能的收集和转换以及金屬防腐保护。
9.一种防腐系统，其特征在于，所述防腐系统包括如权利要求1-7任一所述摩擦纳米发电机、整流模块、第一电极片和第二电极片，所述整流模块的第一端与所述摩擦纳米发电机的电极层（33）的一端连接，所述整流模块的第二端与所述摩擦纳米发电机的电极层（33）的另一端连接，所述整流模块的第三端与所述第一电极片连接，所述整流模块的第四端与所述第二电极片连接。
10.一种能量收集转换系统，其特征在于，所述能量收集转换系统包括所述多个如权利要求1-7任一所述摩擦纳米发电机、多个固定装置和连接轴，多个所述摩擦纳米发电机套设在所述连接轴上，所述连接轴穿过所述摩擦纳米发电机的圆形盖板（2）上凸块（21）的圆形通孔（211），多个所述固定装置设置在所述连接轴的两端。
...【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括陀螺形壳体（1）、圆形盖板（2）、摩擦自组装层（3）和固定板（4），所述陀螺形壳体（1）与圆形盖板（2）可拆卸连接，侧面固定在所述陀螺形壳体（1）内侧的所述固定板（4）具有放置所述摩擦自组装层（3）的凹槽（41），所述摩擦自组装层（3）包括从上至下依次设置的尼龙层（31）、ptfe层（32）、电极层（33），所述尼龙层（31）与所述ptfe层（32）的一面滑动连接，电极层（33）的一面贴合设置在所述固定板（4）的凹槽（41）中，所述电极层（33）与所述凹槽（41）贴合面相对的面与所述ptfe层（32）的另一面贴合。
2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述ptfe层（32）和所述尼龙层（31）为长方形，所述尼龙层（31）包括多个尼龙薄膜（311）和树脂板（312），所述尼龙薄膜（311）为长方形，沿着长度方向上每隔10mm平行设置一个长方形通孔（3121）得到的树脂板（312）具有栅格结构，所述长方形通孔（3121）的宽度方向所在直线与所述尼龙层（31）的长度方向所在直线平行，所述尼龙薄膜（311）贴合设置在所述树脂板（312）的下板面的长方形通孔（3121）旁的间隔处，所述尼龙薄膜（311）贴合设置在所述ptfe层（32）的一面。
3.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述固定板（4）上侧具有长方形凹槽（41），用于放置所述摩擦自组装层（3），所述长方形凹槽（41）的长度和宽度与所述ptfe层（32）的长度和宽度均相同，所述尼龙层（31）的长度小于所述长方形凹槽（41）的长度，所述固定板（4）的凹槽（41）的深度大于所述尼龙层（31）、所述ptfe层（32）和所述电极层（33）的高度和。
4.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述陀螺形壳体（1）的上边缘延伸有外沿（11），所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冬至，季心怡，张昊，刘希臣，吴沿，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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