[發(fā)明專利]一種用于測(cè)量摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710766240.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107340474A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋治賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宋治賢
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)41139
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于摩擦納米發(fā)電機(jī)性能測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬不同壓力條件用于測(cè)量摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的裝置。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化的不斷加劇，尋找可替代型新能源對(duì)人類的生產(chǎn)和生存具有重要意義。摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）是一種結(jié)合摩擦起電與靜電感應(yīng)理論將周圍環(huán)境中微小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。摩擦納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明為充分收集環(huán)境中廣泛存在而又被人們所忽視的機(jī)械能提供了新模式，在機(jī)械能的開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)而應(yīng)用于自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有里程碑意義。摩擦納米發(fā)電機(jī)的基本原理是基于摩擦起電和靜電感應(yīng)的耦合，利用對(duì)電子親和性相差較大的兩種材料相互摩擦或接觸產(chǎn)生靜電荷，結(jié)合靜電感應(yīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生相反電荷，電荷在外電路中定向移動(dòng)形成電流。作為一種典型的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，輸出功率密度高達(dá)500 W/m²，瞬時(shí)轉(zhuǎn)換效率達(dá)70%，低頻下的發(fā)電效能是傳統(tǒng)電磁發(fā)電機(jī)所無(wú)可比擬的，因此有望成為未來(lái)獲取電能的新型裝置。

由于摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出電流較小，發(fā)電量受摩擦層材料、有效接觸面積、接觸分離頻率及接觸時(shí)受力大小等諸多因素制約，因此想要測(cè)量出較為精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就需要一套相對(duì)精確地測(cè)量裝置。比如，在研究摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦層在接觸分離時(shí)受力大小對(duì)發(fā)電量影響的實(shí)驗(yàn)中，如何保證摩擦層在多次循環(huán)接觸時(shí)壓力以梯度式遞增或遞減，并且保證大量重復(fù)試驗(yàn)中壓力相同，以達(dá)到減小測(cè)量誤差的目的，因此如何提高測(cè)量精度就顯得尤為重要。然而，傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的價(jià)格頗為昂貴，且操作相對(duì)復(fù)雜，這在一定程度上制約了摩擦納米發(fā)電機(jī)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且能夠模擬不同壓力條件用于測(cè)量摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的裝置。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，一種用于測(cè)量摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，其特征在于包括底座及設(shè)置底座上的柵格架，柵格架上設(shè)有多層豎向排布的柵格孔，柵格孔內(nèi)插接有用于放置鋼球的托板，與托板相對(duì)的底座上設(shè)有頂部開(kāi)口的固定防護(hù)罩，在固定防護(hù)罩的內(nèi)部設(shè)有摩擦納米發(fā)電機(jī)，該摩擦納米發(fā)電機(jī)由上支撐板、下支撐板、連接上支撐板和下支撐板的輔助彈簧、依次設(shè)置于上支撐板底部的頂板和第一摩擦層及依次設(shè)置于下支撐板頂部的底板、金屬電極板和第二摩擦層構(gòu)成，其中第一摩擦層為束縛電子能力弱的金屬導(dǎo)電層，第二摩擦層為束縛電子能力強(qiáng)的非金屬絕緣層。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一摩擦層的材質(zhì)為鋁、銅或任意比例的銅鋁合金，第一摩擦層的厚度為50 μm-1 mm，第二摩擦層的材質(zhì)為聚四氟乙烯，第二摩擦層的厚度為50 μm-1 mm，金屬電極板的材質(zhì)為鋁或銅。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第二摩擦層進(jìn)行電荷預(yù)注入預(yù)處理。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一摩擦層和第二摩擦層的接觸面積相等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉且測(cè)量精度較高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中摩擦納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的工作過(guò)程圖。

圖中：1、底座，2、螺栓，3、格柵架，4、下支撐板，5、底板，6、金屬電極板，7、第二摩擦層，8、輔助彈簧，9、固定防護(hù)罩，10、第一摩擦層，11、頂板，12、上支撐板，13、托板，14、鋼球。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，一種用于測(cè)量摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，包括底座1及通過(guò)螺栓2固定于底座1上的柵格架3，柵格架3上設(shè)有多層豎向排布的柵格孔，柵格孔內(nèi)插接有用于放置鋼球14的托板13，與托板13相對(duì)的底座1上設(shè)有頂部開(kāi)口的固定防護(hù)罩9，在固定防護(hù)罩9的內(nèi)部設(shè)有摩擦納米發(fā)電機(jī)，該摩擦納米發(fā)電機(jī)由上支撐板12、下支撐板4、連接上支撐板12和下支撐板4的輔助彈簧8、依次設(shè)置于上支撐板12底部的頂板11和第一摩擦層10及依次設(shè)置于下支撐板4頂部的底板5、金屬電極板6和第二摩擦層7構(gòu)成，其中第一摩擦層10為束縛電子能力弱的金屬導(dǎo)電層，第二摩擦層7為束縛電子能力強(qiáng)的非金屬絕緣層。

本發(fā)明所述第一摩擦層10的材質(zhì)為鋁、銅或任意比例的銅鋁合金，第一摩擦層10的厚度為50μm-1mm，第二摩擦層7的材質(zhì)為聚四氟乙烯，第二摩擦層7的厚度為50μm-1mm，金屬電極板6的材質(zhì)為鋁或銅，第一摩擦層10和第二摩擦層7的接觸面積相等。