[发明专利]镂空双圆环旋转式纳米发电机和发电方法

权利要求书

1.镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：包括定环、动环、转动机构；定环和动环中，一个在内圆周，一个在外圆周；动环在转动机构的作用下绕圆周相对于定环转动，定环和动环在同一径向方向重叠时，两者紧贴且相对运动，在摩擦效应和压电效应的双重作用下，镂空双圆环旋转式纳米发电机发电；

定环包括内层的第一摩擦层和外层的第一电极层，动环包括内层的第二电极层和外层的第二摩擦层；

第一摩擦层和第二摩擦层采用不同的纳米材料；第一电极层和第二电极层均采用柔性电极材料；

当第一摩擦层的材料为ZnO-MnO2-TiO2复合纳米材料时，第二摩擦层的材料为TiO2-MnO2-ZnO复合纳米材料，当第二摩擦层的材料为ZnO-MnO2-TiO2复合纳米材料时，第一摩擦层的材料为TiO2-MnO2-ZnO复合纳米材料；

第一摩擦层和第二摩擦层存在一定的得失电子能力的差异，在外力的作用下动环围绕定环旋转，动环的摩擦单元与定环的摩擦单元发生滑动摩擦，摩擦层表面所带有的摩擦静电荷随其一起移动，使得动环和定环的摩擦层和电极层之间存在感应电势差。

2.按照权利要求1所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：定环在外圆周，动环在内圆周。

3.按照权利要求2所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：

定环包括n段长度相等的圆弧段和n段长度相等的镂空段，圆弧段和镂空段一一间隔设置，圆弧段和镂空段对应的圆心角相等；

动环包括n段长度相等的圆弧段和n段长度相等的镂空段，圆弧段和镂空段一一间隔设置，圆弧段和镂空段对应的圆心角相等；

其中，n取正整数。

4.按照权利要求3所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：还包括动轴套和n个骨架；动轴套与定环和动环同心，骨架与动环的圆弧段一一对应，骨架将动轴套的外侧和动环的圆弧段的内侧连接，骨架将动环的圆弧段的外侧顶紧在定环的圆弧段的内侧；动轴套套在转动机构的定轴上，绕定轴转动。

5.按照权利要求4所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：骨架的形状为扇形。

6.按照权利要求1所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：第一电极层和第二电极层的材料为聚酰亚胺、聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷。

7.镂空双圆环旋转式纳米发电机的发电方法，采用权利要求1-6中任一项所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机，其特征在于：动环在转动机构的作用下圆周转动，动环和定环同心，当动环和定环在径向方向上重叠并紧贴时，镂空双圆环旋转式纳米发电机发电。

8.按照权利要求7所述的镂空双圆环旋转式纳米发电机的发电方法，其特征在于：动环转动过程中，动环和定环始终保持动态接触。