[發明專利]一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置

有效

• 申請號: 201711328345.X
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107911042B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 徐敏義;安杰;馬梓然
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張大保;李馨

本發明公開了一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置，包括負載電路和若干個相互連接的傳感單元；所述傳感單元包括基體、傳感絨毛和硅膠膜；所述基體內包括腔室，所述腔室內放置所述傳感絨毛；所述腔室的內壁覆蓋絕緣層；所述腔室側壁成對設置第一電極，所述第一電極固定于所述腔室和所述絕緣層之間；所述硅膠膜覆蓋于所述基體上表面；所述第一電極連接于所述負載電路。本發明能夠利用渦流的擾動引起絨毛的震動，絨毛與腔室的相互運動會由摩擦發電原理產生電能，輸出的電能可用于外部環境的檢測或發電。

技術領域

本發明屬于新能源發電及應用領域，具體涉及一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置。

背景技術

近年來，海底觀測網絡的發展受能源供應及通信問題的限制，目前解決能源供應的方法主要采用海底鋪設電纜的方式，但是這種方式不僅大大增大了成本的投入，還提高了鋪設的難度。為了解決這一問題，通過某種裝置采集環境中的能源為傳感器或設備供電或者使用自供能的傳感器將成為海底觀測技術發展的重要手段。

水下交通工具及水下機器人需要使用一種被動式觸覺傳感系統，它無需對環境進行聲吶掃描，只需要在外界環境產生擾動時輸出信號，不需要能量的供應即可用于感知周圍物體的大小、運動速度等信息，這將大大提高水下設備對環境的適應能力。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置。

本發明通過以下技術方案實現：

一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置，包括負載電路和若干個相互連接的傳感單元；

所述傳感單元包括基體、傳感絨毛和硅膠膜；

所述基體內包括腔室，所述腔室內放置所述傳感絨毛；

所述腔室的內壁覆蓋絕緣層；

所述腔室側壁成對設置第一電極，所述第一電極固定于所述腔室和所述絕緣層之間；

所述硅膠膜覆蓋于所述基體上表面；

所述硅膠膜上設置與所述傳感絨毛直徑相匹配的通孔，所述傳感絨毛底部穿過所述通孔伸入所述腔室內；所述硅膠膜與所述傳感絨毛之間密封連接；所述傳感絨毛上部位于所述腔室外；

所述第一電極連接于所述負載電路。

進一步地，在上述技術方案中，所述負載電路為整流電路，所述整流電路包括依次連接的整流橋、開關電路及濾波電路。

進一步地，在上述技術方案中，所述腔室底面成對設置第二電極，所述第二電極固定于所述腔室和所述絕緣層之間；所述第二電極連接于所述負載電路，所述負載電路為電壓檢測模塊。

進一步地，在上述技術方案中，所述腔室側壁包括至少一對所述第一電極。

進一步地，在上述技術方案中，若干個所述傳感單元按照線性排列固定連接形成線性陣列。

本發明的有益效果為：

(1)本發明所述的一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置，利用渦激震蕩原理，利用渦流的擾動引起絨毛的震動，絨毛與腔室的相互運動會由摩擦發電原理產生電能，輸出的電能可用于外部環境的檢測或發電；

(2)本發明所述的一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置，所述傳感元件所組成的陣列結構可以模擬魚類側線系統或者海豹胡須的感知系統，賦予水下機器人或交通設備感知周圍環境的能力；

(3)本發明所述的一種仿生結構的渦激振蕩摩擦納米發電裝置，無需繁重的機械設備，外界微弱的擾動都會引起絨毛的大幅度運動，更有利于收集環境中微弱的能量，可用于低功耗無線物聯網及海底網絡的供能裝置，也可用于大規模采集風能，波浪能等可再生能源；