[发明专利]以导电液体为电极的摩擦电发电机、发电方法和传感器

说明书

本发明提供了一种以导电液体为电极的摩擦电发电机和发电方法，以及应用该发电机的传感器，摩擦电发电机的发电单元包括导电液体和包裹导电液体的聚合物层，导电液体与电极单元电连接，在外界机械能作用下，在导电液体和电极单元之间形成电势差，驱动电子在导电液体与电极单元之间往返运动，从而产生交变电流。该摩擦电发电机具有很高的形状适应性，并且还可以具有很高的拉伸性，可以制成任意形状和大小，如鞋垫状、坐垫状、手环状、床垫状等等，在体育运动、娱乐设施、建筑、生物产品、医疗、安全防护等领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及能源收集器件，特别涉及一种以导电液体为电极的摩擦电发电机、发电方法和应用该发电机的传感器。

背景技术

目前有很多种能源收集器件，如利用太阳光来发电的太阳能发电机，利用温度差来发电的温差发电机，利用线圈切割磁力线来发电的发电机，利用压力变化来发电的压电发电机等等。摩擦电发电机利用摩擦效应和静电诱导效应，可以把极其微小的机械能转化为电能。水的运动、风的运动、日常生活中物体的振动，以及人体的运动等等都可以成为摩擦电发电机的动力源；同时，通过摩擦电发电机还可以作为自驱动传感器探测化学物质、运动等信号。随着可拉伸和可穿戴电子产品的飞速发展，可拉伸能源收集和供给器件的研发具有重要意义。目前已经有关于可拉伸和形状自适应能源收集器件的报道，但是这些器件具有比较有限的可拉伸性能和形状自适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高的拉伸性和形状自适应的摩擦电发电机，克服现有技术中可拉伸器件的拉伸范围较小的缺点。

为实现上述目的，本发明提供一种以导电液体为电极的摩擦电发电机，包括：导电液体和聚合物层组成的发电单元，其中，所述导电液体位于聚合物层内部，所述导电液体电连接至电极单元。

优选的，所述电极单元为地电极、人体或大块金属导体；

当与所述聚合物层的材料的得失电子能力不同的物体与所述聚合物层接触分离时，在所述导电液体与所述电极单元之间形成电流。

优选的，所述电极单元包括一个金属层，或者镀在绝缘层一面上的金属电极，或者另一个所述发电单元的导电液体；

当电极单元与所述聚合物层接触分离时，在所述导电液体与所述电极单元之间形成电流。

优选的，包括两个所述发电单元，其中一个发电单元所含的导电液体为所述电极单元；

当与两个所述发电单元的聚合物层的材料的得失电子能力不同的物体在两个所述发电单元的聚合物层往复运动互相摩擦时，在两个所述发电单元的导电液体之间形成电流。

优选的，所述导电液体包括液态金属、液态合金、酸溶液、碱溶液、盐溶液、自来水、海水或纯净水。

优选的，所述聚合物层为弹性可变形结构，由可拉伸的柔性材料制成。

优选的，所述聚合物层为管道形状，所述导电液体在所述聚合物层形成的管道中流动或静止；

或者，所述聚合物层为首尾连接形成环形的管道形状，所述导电液体被封闭在所述聚合物层内。

优选的，所述聚合物层为直筒型、胶囊状、袋状或六面体形状，所述导电液体被封闭在所述聚合物层内。

优选的，所述袋状为鞋垫状、坐垫状；所述六面体形状为床垫状。

优选的，所述聚合物层的材料为硅橡胶、丁腈橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、尼龙、聚氨酯弹性体或苯乙烯丙烯。

优选的，所述聚合物层的厚度为微米量级至厘米量级。

优选的，所述聚合物层的厚度为100-500微米。