[发明专利]一种滑动摩擦纳米发电机组和发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机组，特别涉及将施加外力的机械能转化为电能的摩擦纳米发电机组。

背景技术

在微电子和材料技术高速发展的今日，大量新型具有多种功能和高度集成化的微型电子器件不断被开发出来，并在人们日常生活的各个领域展现出前所未有的应用前景。然而，和这些微型电子器件所匹配的电源系统的研究却相对滞后，一般说来，这些微型电子器件的电源都是直接或者间接来自于电池。电池不仅体积较大、质量较重，而且含有的有毒化学物质对环境和人体存在潜在的危害。因此，开发出能将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能的技术具有极其重要的意义。

但是，目前能将上述机械能有效地转化为电能的发电机均是以电磁感应为基础的，由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能加以利用。这些发电机都需要相对集中、大强度的能量输入，而对于人们日常活动中产生的以及自然界存在的强度较小的动能，基本都无法将其有效的转化为电能。同时，传统发电机的体积较大、结构复杂，根本不能作为微型电子器件的供电元件使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将施加外力的机械能转化为电能的滑动摩擦纳米发电机组。

为实现上述目的，本发明提供一种滑动摩擦纳米发电机组，包括多个发电机单元，所述发电机单元自上向下依次包括：

第一导电元件；

所述第一导电元件下方接触放置的第一摩擦元件；

与所述第一摩擦元件的下表面至少部分接触放置的第二摩擦元件；

所述第二摩擦元件下方接触放置的第二导电元件；

所有发电机单元的第一导电元件互相电连接形成第一导电部件；所有发电机单元的第二导电元件互相电连接形成第二导电部件；

施加的外力使多个所述发电机单元的第一摩擦元件的下表面和所述第二摩擦元件的上表面发生相对滑动摩擦、并且导致接触面积发生变化时，能够通过所述第一导电部件和第二导电部件向外电路输出电信号。

优选的，所述第一摩擦元件的上表面材料和所述第二摩擦元件的下表面材料之间存在摩擦电极序差异。

优选的，多个所述发电机单元的第一导电元件的边缘或顶角互相拼接形成存在镂空的网格状第一导电部件；和/或，多个所述发电机单元的第二导电元件的边缘或顶角互相拼接形成存在镂空的网格状第二导电部件。

优选的，所述网格状第一导电部件和/或第二导电部件的网格的格子形状选自等边三角形、正方形、长方形、等边五边形、等边六边形、圆形和不规则多边形。

优选的，所述网格状第一导电部件的网格中的格子为四边形，其中，任意两个拼接在一起的所述第一导电元件通过各自的一个顶角互相拼接；和/或，所述网格状第二导电部件的网格中的格子图形为四边形，其中，任意两个拼接在一起的所述第二导电元件通过各自的一个顶角互相拼接。

优选的，所述多个发电机单元的第一摩擦元件采用与所述第一导电部件相同或相似的图形排列；和/或，所述多个发电机单元的第二摩擦元件采用与第二导电部件相同或相似的图形排列。

优选的，多个所述发电机单元的第一导电元件按照阵列方式排列，相邻第一导电元件之间通过导电互连相互电连接形成阵列型第一导电部件；和/或，多个所述发电机单元的第二导电元件按照阵列方式排列，相邻第二导电元件之间通过导电互连相互电连接形成阵列型第二导电部件。

优选的，所述第一导电元件和/或第二导电元件为长条形导电元件。

优选的，所述所有发电机单元的第一导电元件沿着长度方向平行排列形成所述阵列型第一导电部件，相邻所述第一导电元件之间通过至少一个导电互连连接；和/或，所述所有发电机单元的第二导电元件沿着长度方向平行排列形成所述阵列型第二导电部件，相邻所述第二导电元件之间通过至少一个导电互连连接。

优选的，所述多个发电机单元的第一摩擦元件采用与所述第一导电部件相同或相似的阵列排列方式排列；和/或，所述多个发电机单元的第二摩擦元件采用与第二导电部件相同或相似的阵列排列方式排列。

优选的，所述所有发电机单元的第一摩擦元件的下表面在同一平面；和/或，第二摩擦元件的上表面在同一平面。

优选的，所述所有发电机单元的第一摩擦元件的上表面在同一平面；和/或所述所有发电机单元的第二摩擦元件的下表面在同一平面。

优选的，所述所有发电机单元的第一导电元件的上表面在同一平面；和/或，所述所有发电机单元的第二导电元件的下表面在同一平面。