[發(fā)明專利]一種滑動摩擦納米發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310032271.0
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103368451A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王中林;朱光;王思泓;林龍;陳俊
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，特別涉及將施加外力的機械能轉(zhuǎn)化為電能的摩擦納米發(fā)電機。

背景技術(shù)

在微電子和材料技術(shù)高速發(fā)展的今日，大量新型具有多種功能和高度集成化的微型電子器件不斷被開發(fā)出來，并在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域展現(xiàn)出前所未有的應(yīng)用前景。然而，和這些微型電子器件所匹配的電源系統(tǒng)的研究卻相對滯后，一般說來，這些微型電子器件的電源都是直接或者間接來自于電池。電池不僅體積較大、質(zhì)量較重，而且含有的有毒化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境和人體存在潛在的危害。因此，開發(fā)出能將運動、振動等自然存在的機械能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)具有極其重要的意義。

但是，目前能將上述機械能有效地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機均是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的，由水輪機、汽輪機、柴油機或其它動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能加以利用。這些發(fā)電機都需要相對集中、大強度的能量輸入，而對于人們?nèi)粘；顒又挟a(chǎn)生的以及自然界存在的強度較小的動能，基本都無法將其有效的轉(zhuǎn)化為電能。同時，傳統(tǒng)發(fā)電機的體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根本不能作為微型電子器件的供電元件使用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種滑動摩擦納米發(fā)電機，能夠?qū)⑹┘釉谀Σ良{米發(fā)電機上的切向外力的機械能轉(zhuǎn)化為電能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種摩擦納米發(fā)電機，包括

一種滑動摩擦納米發(fā)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(fā)生相對滑動摩擦、并且導(dǎo)致摩擦面積發(fā)生變化時，能夠通過所述第一導(dǎo)電元件和第二導(dǎo)電元件向外電路輸出電信號；

優(yōu)選地，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；

優(yōu)選地，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為絕緣材料或半導(dǎo)體材料；

優(yōu)選地，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；

優(yōu)選地，所述的半導(dǎo)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、氧化物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體、非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體和有機半導(dǎo)體；

優(yōu)選地，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；

優(yōu)選地，所述摩擦層為非導(dǎo)電氧化物、半導(dǎo)體氧化物或復(fù)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。

優(yōu)選地，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(jié)構(gòu)；

優(yōu)選地，所述微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)；

優(yōu)選地，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；

優(yōu)選地，所述第一摩擦層上表面和/或第二摩擦層的下表面經(jīng)過化學(xué)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(fù)的材料表面引入容易得到電子的官能團；

優(yōu)選地，所述容易失去電子的官能團包括氨基、羥基或烷氧基；

優(yōu)選地，所述容易得到電子的官能團包括酰基、羧基、硝基或磺酸基；