[發明專利]一種滑動摩擦納米發電機

有效

• 申請號: 201310032271.0
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103368451A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王中林;朱光;王思泓;林龍;陳俊
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

1.一種滑動摩擦納米發電機，其特征在于，包括：

第一摩擦層；

所述第一摩擦層下方接觸放置的第一導電元件；

第二摩擦層；

所述第二摩擦層上方接觸放置的第二導電元件；

所述第一摩擦層的上表面與所述第二摩擦層的下表面相對放置；

當施加的外力使所述第一摩擦層的上表面和所述第二摩擦層的下表面發生相對滑動摩擦、并且導致摩擦面積發生變化時，能夠通過所述第一導電元件和第二導電元件向外電路輸出電信號。

2.如權利要求1所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層的上表面材料和所述第二摩擦層的下表面材料之間有摩擦電極序差異。

3.如權利要求1或2所述的發電機，其特征在于所述第一摩擦層的上表面和/或第二摩擦層的下表面為絕緣材料或半導體材料。

4.如權利要求3所述的發電機，其特征在于所述絕緣材料選自聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纖維、聚甲基，甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸鹽，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。

5.如權利要求3所述的發電機，其特征在于所述的半導體材料選自硅、鍺、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體、非晶態的玻璃半導體和有機半導體。

6.如權利要求5所述的發電機，其特征在于所述第Ⅲ和第Ⅴ族化合物選自砷化鎵和磷化鎵；所述第Ⅱ和第Ⅵ族化合物選自硫化鎘和硫化鋅；所述氧化物選自錳、鉻、鐵或銅的氧化物；所述由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體選自鎵鋁砷和鎵砷磷。

7.如權利要求1或2所述的發電機，其特征在于所述摩擦層為非導電氧化物、半導體氧化物或復雜氧化物，包括氧化硅、氧化鋁，氧化錳、氧化鉻、氧化鐵、氧化鈦、氧化銅、氧化鋅、BiO₂或Y₂O₃。

8.如權利要求1-7任一項所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層上表面和/或第二摩擦層的下表面分布有微米或次微米量級的微結構。

9.如權利要求8所述的發電機，其特征在于，所述微結構選自納米線，納米管，納米顆粒，納米溝槽、微米溝槽，納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結構。

10.如權利要求1-9任一項所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層上表面和/或第二摩擦層的下表面有納米材料的點綴或涂層。

11.如權利要求1-10任一項所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層上表面和/或第二摩擦層的下表面經過化學改性，使得在極性為正的材料表面引入容易失去電子的官能團和/或在極性為負的材料表面引入容易得到電子的官能團。

12.如權利要求11所述的發電機，其特征在于，所述容易失去電子的官能團包括氨基、羥基或烷氧基。

13.如權利要求11所述的發電機，其特征在于，所述容易得到電子的官能團包括酰基、羧基、硝基或磺酸基。

14.如權利要求1-13任一項所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層上表面和/或第二摩擦層的下表面經過化學改性，使得在極性為正的材料表面引入正電荷和/或在極性為負的材料表面引入負電荷。

15.如權利要求14所述的發電機，其特征在于，所述化學改性通過化學鍵合引入帶電荷基團的方式實現。

16.如權利要求1-15任一項所述的發電機，其特征在于，所述第一摩擦層或第二摩擦層為導電材料。

17.如權利要求16所述的發電機，其特征在于所述導電材料選自金屬和導電氧化物。