[發明專利]一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機及其加工方法

有效

• 申請號: 201911039512.8
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110752765B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陳云;鄺祎程;卜弋軒;侯茂祥;陳新;高健;劉強;張攬宇;張凱;賀云波;張勝輝;汪正平
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;C25F3/02;B05D5/12;B05D7/24;B05D7/14
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 朱培祺;劉羽波

1.一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機，其特征在于：

發電機包括平板電極、錐形電極以及用于連接外部負載的導線；所述平板電極為平面導體，其表面覆蓋有疏水介電層，且其表面設置有多個微通孔；

所述錐形電極的表面通過親水修飾；

所述平板電極為所述發電機的一個電極，多個所述錐形電極依次安裝在所述平板電極的所述微通孔中，且所有錐形電極并聯并與所述導線連接作為所述發電機的另一電極。

2.根據權利要求1所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機，其特征在于：

所述錐形電極為擁有錐度的錐形金屬導線，所述疏水介電層具備厚度。

3.一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：包括制備所述權利要求1-2中任一項所述摩擦納米發電機的過程如下：

制備所述錐形電極的步驟如下：

步驟S1：將等直徑的圓柱形金屬導線拉直，再切割成所需的長度；依次使用無水乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲洗凈，再在干燥的氮氣流中干燥；

步驟S2：將步驟S1中制作得到的金屬導線固定在精密Z軸直線伺服運動平臺上，使金屬導線的軸線平行于Z軸直線運動平臺的運動方向；將金屬導線連接精密直流電源的正極，電解液連接直流電源的負極，金屬導線在運動平臺的驅動下不斷重復浸入-提出電解液的過程，直至金屬導線形成底部直徑小，頂部直徑大的錐形結構，然后對金屬導線的錐形結構的表面進行親水修飾；

步驟S3：將步驟S2中得到的金屬導線從精密Z軸直線伺服運動平臺取出，倒置后再裝上精密Z軸直線伺服運動平臺；利用浸漬提拉鍍膜的方法將金屬導線沒有進行電化學刻蝕的部分鍍上一層具有一定厚度的疏水介電層，然后在真空加熱爐中烘干，最后得到錐形電極。

4.根據權利要求3所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

包括制備平板電極的過程，步驟如下：

步驟A1：將一塊具備所需的面積和厚度的平板導體，在平板導體表面加工多個微通孔；再依次使用無水乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲洗凈，

步驟A2：將步驟A1得到的平板導體再在干燥的氮氣流中干燥；

步驟A3：在步驟A2中加工過的平板導體的表面旋涂一層疏水介電層，然后在真空加熱爐中烘干，最后得到平板電極。

5.根據權利要求3所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

包括摩擦納米發電機的制備過程，步驟如下：

將制備好的多個錐形電極依次插入制備好的平板電極上的微通孔中，并將多個錐形電極進行并聯連接，利用導線連接錐形電極、平板電極和負載。

6.根據權利要求3所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

所述步驟S1中的金屬導線的純度≥99.999％。

7.根據權利要求3所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

所述步驟S1中無水乙醇中的乙醇含量≥98％，稀鹽酸的濃度為1mol/L，去離子水的電阻率為18.2MΩ·cm。

8.根據權利要求4所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

所述步驟S2中金屬導線的長度≥50mm，精密Z軸直線伺服運動平臺的運動分辨率為1μm；所述步驟S2中電解液濃度為0.1～10mol/L；

所述步驟S3和A3中的疏水介電層為氟碳聚合物。

9.根據權利要求4所述一種收集水霧產生電能的摩擦納米發電機的加工方法，其特征在于：

在步驟A1中，所述微通孔的加工方法包括鉆削加工和/或激光加工，所述微通孔的直徑與所述錐形電極的頂部直徑相等。