[發明專利]滑動摩擦發電機、發電方法以及矢量位移傳感器

有效

• 申請號: 201310291321.7
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN104283453B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王中林;楊亞;張虎林
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;G01D5/12
• 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,陳瀟瀟

1.一種滑動摩擦發電機，其特征在于，所述發電機包括：

摩擦層，所述摩擦層的下表面接觸設置第一導電層；所述第一導電層電連接至等電位；

所述摩擦層上方設置的第二導電層，所述第二導電層的下表面與所述摩擦層的上表面相對設置；

當所述摩擦層的上表面與所述第二導電層的下表面發生相對滑動摩擦，同時摩擦面積在滑動過程中發生變化時，在所述第一導電層和所述等電位之間輸出電信號。

2.根據權利要求1所述的發電機，其特征在于，所述摩擦層的上表面材料與所述第二導電層下表面材料存在電極序差異。

3.根據權利要求1或2所述的發電機，其特征在于，所述第一導電層通過需要供電的外電路連接至地或等電位電路。

4.根據權利要求1或2所述的發電機，其特征在于，所述第一導電層通過外負載電連接至等電位。

5.根據權利要求1-4任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的下表面與所述摩擦層的上表面接觸設置。

6.根據權利要求1-4任一項所述的發電機，其特征在于，在未受外力時所述第二導電層與所述摩擦層不接觸，在外力作用下所述第二導電層的下表面與所述摩擦層的上表面接觸。

7.根據權利要求1-6任一項所述的發電機，其特征在于，所述摩擦層的上表面材料選擇絕緣體。

8.根據權利要求7所述的發電機，其特征在于，所述絕緣體材料選自聚合物材料。

9.根據權利要求8所述的發電機，其特征在于，所述聚合物材料選自聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯。

10.根據權利要求1-9任一項所述的發電機，其特征在于，所述摩擦層的厚度100nm-5mm。

11.根據權利要求1-10任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層下表面的材料選自金屬、銦錫氧化物或有機物導體。

12.根據權利要求11所述的發電機，其特征在于，所述金屬選自金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒，以及由上述金屬形成的合金；所述有機物導體選自自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。

13.根據權利要求1-12任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層為薄膜材料。

14.根據權利要求1-13任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的厚度為10nm-5mm。

15.根據權利要求1-14任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的下表面和/或摩擦層的上表面的全部或部分分布有納米、微米或次微米量級的微結構，所述微結構為納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽，納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結構，以及由前述結構形成的陣列，或者納米材料的點綴或涂層。

16.根據權利要求1-15任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的下表面和/或摩擦層的上表面經過化學改性。

17.根據權利要求16所述的發電機，其特征在于，在所述第二導電層的下表面和/或摩擦層的上表面，在摩擦電極序相對為正的材料表面引入更易失電子的官能團，或者在摩擦電極序相對為負的材料表面引入更易得電子的官能團。

18.根據權利要求16所述的發電機，其特征在于，在所述第二導電層的下表面和/或摩擦層的上表面，在極性為正的表面引入正電荷，而在極性為負的表面引入負電荷。

19.根據權利要求1-18任一項所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的下表面為平面或曲面；

和/或，所述摩擦層的上表面為平面或曲面。

20.根據權利要求19所述的發電機，其特征在于，所述第二導電層的下表面與所述摩擦層的上表面為互補表面。