[發明專利]基于電鰻仿生波浪能采集的摩擦納米發電機及其制作方法

有效

• 申請號: 201410232201.4
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104052327B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 唐軍;丑修建;薛晨陽;劉俊
• 申請（專利權）人: 蘇州中盛納米科技有限公司
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微納米科學技術領域，特別是一種基于電鰻仿生波浪能采集的摩擦納米發電機及其制作方法。

背景技術

隨著世界范圍內能源短缺和環境惡化的不斷加劇，人們迫切尋找一種綠色環保的可持續能源，環境中存在大量的機械振動、人體運動、水能、風能等能源，如何高效綠色地將這些環境能源轉換為可利用的能源成為當前的研究熱點，故而納米發電機的問世將環境中存在的振動等形式的能量轉化為電能成為現實。

摩擦納米發電機基于摩擦發電效應，通過兩種不同材料的接觸和分離實現電荷轉移，從而產生電能輸出。工作中的摩擦納米發電機可以點亮數百個商用LED燈，被廣泛應用在無線網絡、傳感器和便攜式器件等領域，促進能源結構的變革。

目前，摩擦納米發電機的研究一般局限在實驗室干燥環境下的振動能量采集，且對振動源的要求較高，從而導致摩擦納米發電機一直不能從穩定振動能擴展到水能、風能等能源不穩定、條件變化無常的環境能量中。

實用新型CN202818150U公開了一種納米摩擦發電機，該發電機包括依次層疊設置的第一電機，第一高分子聚合物絕緣層，以及摩擦電機，第一高分子聚合物絕緣層和摩擦電極相對設置的兩個面中的至少一個面上設置有微納凹凸結構，所述第一電機和摩擦電機為摩擦發電機電壓和電流輸出電極，該發電機在借助外界力的情況下，實現相對運動下的摩擦發電，而由于設計的不足，在借助外界力時，太被動，使用的領域也有一定限制，無法利用如波浪能之類的自然界中的太多能量。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種基于電鰻仿生波浪能采集的摩擦納米發電機及其制作方法，該摩擦納米發電機能替代原有渦輪發電機等大型機械發電裝置，利用波浪能實現摩擦進而發電，增強能量采集能力，提高能量采集效率，有效采集各波段波浪能，工藝簡單，成本低，為推動波浪能發電的市場化提供一種新的方案。

為解決上述的技術問題，本發明的包括脹縮管結構和層間柔性納米發電機結構，其中，所述層間柔性納米發電機結構包括上振動摩擦板和下振動摩擦板，所述脹縮管結構包括具有高彈性的第一振動管和第二振動管，其中，所述第二振動管的內徑大于第一振動管的內徑；所述上振動摩擦板包括柔性電極和絕緣基底，所述柔性電極位于絕緣基底上；所述下振動摩擦板包括柔性電極、表面帶有微納米凸起結構的摩擦柔性可塑性聚合物薄膜和絕緣基底，所述聚合物薄膜和絕緣基底分別位于所述絕緣基底的上下兩面上；所述下振動摩擦板設置在第一振動管的外壁；所述上振動摩擦板設置在第二振動管的內壁上，第一振動管和第二振動管套裝在一起使得下振動摩擦板和上振動摩擦板之間保持靜態距離。

進一步的，所述第二振動管外部設有高彈性的薄振動帶，所述薄振動帶通過剛性棍狀材料固定在所述第二振動管外部。

進一步的，所述聚合物薄膜為表面帶有金字塔結構陣列的聚合物薄膜。

本發明的一種基于電鰻仿生波浪能采集的摩擦納米發電機的制作方法，其特征在于：所述方法包括：

1)將柔性電極粘合固定在絕緣基底上，制作成上振動摩擦板；

2)將柔性電極的一面粘合固定在表面帶有微納米凸起結構的摩擦柔性可塑性聚合物薄膜的不帶有微納米凸起結構的一面，將柔性電極的另一面粘合固定在絕緣基底上；

3)將第一振動管里填充一定量的液體，使得第一振動管膨脹到一定尺寸，并密封第一振動管；

4)將步驟(2)中的下振動摩擦板密排固定在步驟(3)中的第一振動管外表面，形成內層振動管；

5)將步驟(1)中的上振動摩擦板密排固定在第二振動管內表面，形成外層振動管；

6)將步驟(5)中的第二振動管套裝在步驟(4)中的第一振動管外，使得下振動摩擦板和上振動摩擦板之間保持靜態距離。

進一步的，所述步驟(4)中下振動摩擦板以環狀或者鱗片狀的方式密排固定在步驟(3)中的第一振動管外表面。

進一步的，所述步驟(5)中上振動摩擦板以環狀或者鱗片狀的方式密排固定在第二振動管內表面。

進一步的，所述步驟(6)中，將第二振動管套裝在第一振動管外后，通過第一振動管和第二振動管之間充入氮氣，使得下振動摩擦板和上振動摩擦板之間保持靜態距離。

進一步的，所述下振動摩擦板和上振動摩擦板之間保持靜態距離為1-100mm。

本發明采用的工作原理是：

1)基于激突波原理的膨縮發電