【技术实现步骤摘要】
本申请涉及流体能量俘获，特别涉及一种基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机。
技术介绍
1、随着物联网在智慧农业领域的快速发展，野外环境中微型传感器的需求急剧增加，现有微型传感器的供电方式通常采用电池或者通过电缆连接电网等，上述传统的能源供应方式会造成环境污染。因此，利用可再生能源，例如水动能等为野外环境中的微型传感器供电的方式具有极大的发展前景。然而，在自然环境中，水流通常是开放且单向流动，且流速大多很低，因而，上述低速水流的能量很难被收集。
2、摩擦电效应纳米发电机(triboelectric nanogenerator，teng)是基于摩擦电效应和静电感应结合的摩擦纳米发电机，可以用于将环境中的水动能转化为电能输出。teng产生的输出信号具有大电压、抗干扰性强等优良特性。然而，摩擦纳米发电机大多都是通过介电材料和弧形电极片之间产生滑动摩擦产生静电电荷，滑动摩擦虽然可以获得较好的电性能，但是电性能保持率较差，因为在滑动摩擦过程中，介电材料和弧形电极片之间保持持续的接触，并在接触区域内产生相对滑动，从而导致接触区域承受持续的压力和剪切力，加速磨损和材料性能的下降，进而发电机的性能会随着运转周期逐渐减小。
技术实现思路
1、本申请公开了一种基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，以解决现有teng电性能保持率较差的问题。
2、为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
3、第一方面，一种基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，该基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦
4、进一步地，传动组件包括第一安装架，第一安装架设于容纳腔的内部，第一安装架与滚筒轴转动连接，第一安装架与叶轮传动连接。
5、进一步地，传动组件还包括第二安装架，第二安装架设于容纳腔的外部且与叶轮固定连接，第一安装架与第二安装架传动连接。
6、进一步地，传动组件还包括外磁力联轴器和内磁力联轴器，内磁力联轴器固设于第一安装架，外磁力联轴器固设于第二安装架。
7、进一步地，基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机还包括转动组件，转动组件包括第一齿轮和与第一齿轮内啮合的第二齿轮，第一齿轮固设于壳体，第一齿轮与电极座同轴设置，且第一齿轮的内径与电极座的内径的尺寸相等，第二齿轮与滚筒同轴设置且固定连接。
8、进一步地，第二齿轮的分度圆与电极片的同心圆相切。
9、进一步地，叶轮包括轮盘和固设于轮盘的多个叶片，叶片设有沿第一方向贯穿叶片的开口，开口用于允许流体流通；沿第一方向，叶片包括相对设置的第一表面和第二表面，其中，第一表面或者第二表面设有挡板，挡板与开口处的叶片转动连接，沿开口的径向，挡板的尺寸大于等于开口的尺寸。
10、进一步地，挡板采用鱼鳃仿生结构。
11、进一步地，滚筒的数量为多个，且多个滚筒绕固定轴的周向均布。
12、进一步地，介电材料为柔性介电材料。
13、采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：
14、本申请提供的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其中，在水流等外力作用下，叶轮旋转，并通过传动组件带动滚筒绕固定轴旋转，因为滚筒和电极座的内表面抵接，且电极座是固定不动的，所以，当滚筒在绕固定轴旋转时，还会绕滚筒轴进行旋转，因而，滚筒与设于电极座的内表面的电极片之间相对滚动，滚筒的与电极座接触的筒体的制备材料为介电材料，滚筒和弧形电极片在相对滚动过程中产生摩擦接触起电，相对于现有的teng，滚筒和电极片之间的接触点不断变化，减少特定区域的磨损，从而提升发电单元的性能保持率。
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1.一种基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括壳体、叶轮和发电单元，其中，
2.根据权利要求1所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件包括第一安装架，所述第一安装架设于所述容纳腔的内部，所述第一安装架与所述滚筒轴转动连接，所述第一安装架与所述叶轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件还包括第二安装架，所述第二安装架设于所述容纳腔的外部且与所述叶轮固定连接，所述第一安装架与所述第二安装架传动连接。
4.根据权利要求3所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件还包括外磁力联轴器和内磁力联轴器，所述内磁力联轴器固设于所述第一安装架，所述外磁力联轴器固设于所述第二安装架。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机还包括转动组件，所述转动组件包括第一齿轮和与所述第一齿轮内啮合的第二齿轮，所述第一齿轮固设于所述壳体，所述第一齿轮与所述
6.根据权利要求5所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第二齿轮的分度圆与所述电极片的同心圆相切。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述叶轮包括轮盘和固设于所述轮盘的多个叶片，所述叶片设有沿第一方向贯穿所述叶片的开口，所述开口用于允许流体流通；
8.根据权利要求7所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述挡板采用鱼鳃仿生结构。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述滚筒的数量为多个，且多个所述滚筒绕所述固定轴的周向均布。
10.根据权利要求9所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述介电材料为柔性介电材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括壳体、叶轮和发电单元，其中，
2.根据权利要求1所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件包括第一安装架，所述第一安装架设于所述容纳腔的内部，所述第一安装架与所述滚筒轴转动连接，所述第一安装架与所述叶轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件还包括第二安装架，所述第二安装架设于所述容纳腔的外部且与所述叶轮固定连接，所述第一安装架与所述第二安装架传动连接。
4.根据权利要求3所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动组件还包括外磁力联轴器和内磁力联轴器，所述内磁力联轴器固设于所述第一安装架，所述外磁力联轴器固设于所述第二安装架。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述基于仿生鱼鳃式柔性滚动摩擦纳米发电机还包括转动组件，所述转动组件包括第一齿轮和与...
【专利技术属性】
技术研发人员：李恒禹，程廷海，王中林，张加诚，程小军，于洋，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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