[發(fā)明專利]高壓摩擦納米發(fā)電機、高壓電源、自驅動吸盤及發(fā)電方法

有效

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• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN110165925B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 許亮;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發(fā)明公開了一種高壓摩擦納米發(fā)電機、高壓電源、自驅動吸盤及發(fā)電方法，通過在摩擦納米發(fā)電機的輸出端增加電荷補償結構，可以為摩擦納米發(fā)電機提供電荷補償，使得摩擦納米發(fā)電機中電極的電荷分布維持在最優(yōu)狀態(tài)，從而保證摩擦納米發(fā)電機持續(xù)穩(wěn)定地輸出高電壓，與現(xiàn)有技術的摩擦納米發(fā)電機的輸出電壓相比，得到了大幅度的提升；并且，基于本發(fā)明實施例提供的該種高壓摩擦納米發(fā)電機可以實現(xiàn)高壓電源，從而實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的高電壓信號的輸出與供給，與現(xiàn)有的其它高壓電源相比，本發(fā)明實施例提供的高壓電源可以基于摩擦納米發(fā)電機的優(yōu)點，實現(xiàn)自驅動、輕量化、豐富的材料選擇、簡化的結構及靈活的形式，大大擴展了應用領域。

技術領域

本發(fā)明涉及納米新能源技術領域，尤指一種高壓摩擦納米發(fā)電機、高壓電源、自驅動吸盤及發(fā)電方法。

背景技術

近年來，隨著微納技術的發(fā)展，摩擦納米發(fā)電機應運而生，且表現(xiàn)出了突出的性能。摩擦納米發(fā)電機具有結構簡單、易加工、制作成本低、器件使用壽命長、電壓輸出高、以及容易和其他加工工藝集成等特點；可以收集環(huán)境中的機械能，并將其轉換為電能，從而為電子設備供電，為自驅動設備的發(fā)展提供了一種新的方向。

然而，雖然摩擦納米發(fā)電機在理論上具有較高的輸出電壓，但通常在實驗中測得的輸出電壓值卻遠遠不及理論值，其中一個重要的原因為輸出電壓的高低與兩個電極中的電荷分布有關，也就是說，兩個電極中的電荷分布最優(yōu)時，輸出電壓最高。而在通常情況下，摩擦納米發(fā)電機無法保持在最優(yōu)的電荷分布狀態(tài)，即使是在初始狀態(tài)時通過某種方法達到了最優(yōu)的分布狀態(tài)，但是也會在后期的工作過程中由于電荷的耗散而發(fā)生嚴重的衰減，從而使得輸出電壓降低。

基于此，如何保證摩擦納米發(fā)電機持續(xù)輸出穩(wěn)定的高電壓，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種高壓摩擦納米發(fā)電機、高壓電源、自驅動吸盤及發(fā)電方法，用以實現(xiàn)摩擦納米發(fā)電機可以持續(xù)輸出穩(wěn)定的高電壓。

本發(fā)明實施例提供了一種高壓摩擦納米發(fā)電機，包括：摩擦納米發(fā)電機、以及連接于所述摩擦納米發(fā)電機的兩個輸出端之間的電荷補償結構；

所述電荷補償結構，用于為所述摩擦納米發(fā)電機提供電荷補償。

從而，可以通過電荷補償結構為摩擦納米發(fā)電機提供電荷補償，使得摩擦納米發(fā)電機的電荷分布維持在最優(yōu)狀態(tài)，從而保證摩擦納米發(fā)電機可以持續(xù)穩(wěn)定地輸出高電壓。

可選地，所述電荷補償結構為高壓二極管；

所述高壓二極管的反向擊穿電壓值高于所述摩擦納米發(fā)電機的最大開路電壓值。

從而，通過簡單的結構即可實現(xiàn)電荷補償結構的功能，在保證高壓摩擦納米發(fā)電機持續(xù)穩(wěn)定的輸出高電壓的同時，還可以大大簡化高壓摩擦納米發(fā)電機的結構，降低制作成本。

可選地，所述摩擦納米發(fā)電機為垂直接觸分離模式或橫向滑動模式的摩擦納米發(fā)電機；

所述摩擦納米發(fā)電機，包括：摩擦層、第一電極，以及第二電極；

所述摩擦層與所述第一電極相對而置；所述第二電極貼合于所述摩擦層遠離所述第一電極一側的表面；

所述摩擦納米發(fā)電機為垂直接觸分離模式的摩擦納米發(fā)電機；所述摩擦層與所述第一電極在外力作用下發(fā)生接觸和分離；或，所述摩擦納米發(fā)電機為橫向滑動模式的摩擦納米發(fā)電機；所述摩擦層與所述第一電極在外力作用下發(fā)生相對滑動摩擦；

所述摩擦層由強負電荷親和能力的材料構成；所述高壓二極管的負極與所述第一電極相連；所述高壓二極管的正極與所述第二電極相連；或，所述摩擦層由強正電荷親和能力的材料構成；所述高壓二極管的正極與所述第一電極相連；所述高壓二極管的負極與所述第二電極相連。