[实用新型]纳米摩擦发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦发电机，尤其是涉及一种利用金属材料产生摩擦的多层高功率纳米摩擦发电机。

背景技术

随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备。现有的自发电设备通常利用材料的压电特性。例如2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线（NWs）在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。

物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，由于物体间摩擦产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，但是因为很难收集利用而被忽略。如果能够将摩擦电应用到自发电设备中，势必会给人们的生活带来更多的便利。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术对摩擦电利用效率不高的缺陷，提供了一种纳米摩擦发电机，利用金属材料和聚合物摩擦，产生感应电场，从而完成自供电。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种纳米摩擦发电机，包括依次层叠设置的第一电极1，第一高分子聚合物绝缘层2，以及摩擦电极3；第一高分子聚合物绝缘层2和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一电极1所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金；所述摩擦电极3所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层2表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

前述的纳米摩擦发电机，所述纳米摩擦发电机进一步包括第二高分子聚合物层4和第二电极5；所述第二高分子聚合物层4设置在摩擦电极3和第二电极5之间；第二高分子聚合物绝缘层4和摩擦电极3相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极3为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一电极1和第二电极5所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第一高分子聚合物绝缘层2、和第二高分子聚合物绝缘层4表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度50nm-300nm的纳米凹凸结构；所述摩擦电极3表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。

前述的纳米摩擦发电机，所述摩擦电极包括依次层叠设置的第三电极层31，第三高分子聚合物层32以及第四电极层33；第一高分子聚合物绝缘层2和第三电极层31两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；第二高分子聚合物绝缘层32和第四电极层33两个相对面中的至少一个面上设置有微纳凹凸结构；所述第一电极1和第二电极5串联为摩擦发电机电压和电流的一个输出电极；所述摩擦电极的第三电极层31和第四电极层33串联为摩擦发电机电压和电流的另一个输出电极。

前述的纳米摩擦发电机，所述第三电极层31和第四电极层33所用材料是金属或合金，其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

前述的纳米摩擦发电机，所述第三电极层31和第四电极层33表面上设置的微纳凹凸结构为凸起高度300nm-1μm的纳米凹凸结构。