[实用新型]一种基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量转化领域，特别涉及到一种基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，具备各种各样功能的微电子产品不断地走入人们的日常生活，并逐渐成为人类生活必不可少的一部分。然而，伴随着微电子产品的爆炸式增长，人们对电子产品的续航能力提出了更加苛刻的要求。一方面，随着超大规模集成电路产业的发展，微电子产品的功耗越来越小；另一方面，微电子产品的电池能量密度也越来越大。但是这两个方面能力的提高依旧不能满足人们的需求，一种基于摩擦静电感应原理的纳米发电机能够很好的解决此问题，这将对人们的日常生活产生巨大影响。

现有商用发光鼓掌器的发光大部分是通过电池供电来驱动的，外部电池不仅体积大质量重，不利于电子产品的小型化，而且含有对环境和人体有害的化学物质。因此，若能研究出将摩擦纳米发电机应用于发光鼓掌器的方式，避免电池的使用，将具有重要的价值。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，充分利用摩擦纳米发电机的供电作用，提供一种结构新颖、制备工艺简单、供电能力强、使用寿命长、且防雨防腐蚀能力强的自驱动发光鼓掌器。

本实用新型为解决技术问题，采用如下技术方案：

本实用新型基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器，包括一固定手掌和一活动手掌，在所述固定手掌的下端形成有手柄，所述活动手掌以上端可摆动的形式设于手柄上；其特点在于：在所述鼓掌器上设有至少一个摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机由两摩擦部件构成，两摩擦部件分别固定在所述固定手掌和活动手掌的拍打面上，使得两手掌在拍合时，两摩擦部件相互接触；

其中：第一摩擦部件是以PET薄膜作为柔性衬底，在所述柔性衬底上固定有金属铝片，在所述金属铝片上固定有PDMS薄膜，所述PDMS薄膜表面一体化成型有阵列式PDMS凸起；第二摩擦部件是以PET薄膜作为柔性衬底，在所述柔性衬底上固定有金属铝片，在所述金属铝片上设置有与所述阵列式PDMS凸起相配合的阵列式铝凸起；

在所述活动手掌的外表面设置有若干串联的发光二极管；所述第一摩擦部件和所述第二摩擦部件从金属铝片处引出电极，分别连接发光二极管的负极引脚和正极引脚；两手掌在拍合时产生机械能，所述摩擦纳米发电机将机械能转化为电能，使得发光二极管发光。

鼓掌器在拍合时，手指处机械能最大，因此将两摩擦部件分别固定在所述活动手掌和所述固定手掌前端的手指处。

所述PDMS薄膜的厚度在400～450μm；所述金属铝片的厚度在20～23.6μm。

所述阵列式PDMS凸起和所述阵列式铝凸起皆为微米级阵列圆柱，各圆柱高度在80～100nm，直径在3～6μm，各圆柱之间间距在1～4μm。

在所述活动手掌的底端设有连接片，在所述固定手掌上设有卡槽，所述连接片卡接于所述卡槽内；所述固定手掌上还设有将所述连接片套紧的紧固套；所述连接片在紧固套的上、下方分别设有凸起的限位挡条。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器，是以超薄铝箔和易于加工成型的PDMS薄膜作为摩擦纳米发电机的核心，将通过鼓掌器两个击打面的撞击产生的机械能转换成电能，为LED灯供电，从而实现鼓掌器的自驱动发光效果；相对于普通电池供电的发光鼓掌器来言，基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器可以有效减少对外部供电电池的依赖，更适合大规模生产，有很大的市场应用潜力；

2、本实用新型制备自驱动发光鼓掌器的材料都是无毒无害的，并且在获取能量的过程中也是绿色可循环的，对生态环境的保护和绿色能源的开发有着重大的意义。

3、本实用新型以PET薄膜作为衬底，得到柔性的摩擦纳米发电单元，即可以更好的耦合外部的低频机械能，还能起到缓冲减震的作用。

4、本实用新型在PDMS薄膜和金属铝片上制备规则的阵列式圆柱图案，可以得到更大的有效接触面积，从而使两个摩擦面接触时一次转移的电荷量更多，使得外电路中产生的电信号更强。

附图说明

图1为本实用新型基于摩擦纳米发电机的自驱动发光鼓掌器的结构示意图；

图2为本实用新型自驱动发光鼓掌器中固定手掌和活动手掌拍打面的结构示意图；

图3为本实用新型自驱动发光鼓掌器中第二摩擦部件的结构示意图；

图4为本实用新型自驱动发光鼓掌器中第一摩擦部件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中所得硅模板的形貌图；