[發(fā)明專利]一種無線摩擦納米發(fā)電裝置、方法及傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010012221.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN113078841A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊亞;趙雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號(hào): H02N1/04
• 分類號(hào): H02N1/04;H02J50/05;G01D5/242;G01P5/08;G01P13/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供了一種無線摩擦納米發(fā)電裝置、方法及傳感器，所述發(fā)電裝置包括：發(fā)電機(jī)主體、接收裝置；發(fā)電機(jī)主體包括兩端通過固定組件依次間隔第一預(yù)設(shè)距離固定的第一摩擦組件、彈性摩擦組件和第二摩擦組件；彈性摩擦組件在外界機(jī)械能驅(qū)動(dòng)下發(fā)生形變并做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與第一摩擦組件和第二摩擦組件接觸或分離產(chǎn)生電流；接收裝置包括分別間隔第二預(yù)設(shè)距離放置于發(fā)電機(jī)主體兩側(cè)的兩個(gè)接收板，接收板用于感應(yīng)所述發(fā)電機(jī)主體產(chǎn)生的電流并將其輸出。通過摩擦納米發(fā)電裝置收集環(huán)境中的風(fēng)能/振動(dòng)能，并能將其有效地轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。發(fā)電機(jī)主體和電信號(hào)接收板的分離可以實(shí)現(xiàn)無線發(fā)電、充電、放電功能；可擴(kuò)展摩擦納米發(fā)電裝置的使用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及摩擦式納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種無線摩擦納米發(fā)電裝置、方法及傳感器。

背景技術(shù)

能源對(duì)人類文明推進(jìn)和全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展都具有功不可沒的推動(dòng)作用，傳統(tǒng)能源所帶來的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)是全球亟待解決的難題。摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)是利用摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)效應(yīng)耦合將風(fēng)能、機(jī)械能、振動(dòng)能等轉(zhuǎn)換為電能的器件，具有無污染、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，TENG的設(shè)計(jì)和應(yīng)用將對(duì)能源危機(jī)問題具有戰(zhàn)略意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴電子器件行業(yè)的飛速發(fā)展，微納能源與傳感的需求日益凸顯，基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)式傳感器系統(tǒng)為我們提供了有效的解決方案，既可以將環(huán)境中容易被忽視的能源直接轉(zhuǎn)換為電能，還能對(duì)外界的條件變化做出快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了能量產(chǎn)生和傳感應(yīng)用的一體化。

但現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦納米發(fā)電機(jī)通常為一體化裝置，在利用摩擦納米發(fā)電機(jī)對(duì)管道內(nèi)流體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，往往由于該一體化裝置需要放置于管道中，而需要對(duì)管壁進(jìn)行破壞，將導(dǎo)線等接出。因此亟需一種無線摩擦納米發(fā)電機(jī)，以便于對(duì)管道實(shí)現(xiàn)無損和無破壞性的高效監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

亟需一種無線摩擦納米發(fā)電機(jī)，以便于、實(shí)現(xiàn)無破壞性監(jiān)控和傳感。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述問題，本發(fā)明一個(gè)方面提供了一種無線摩擦納米發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括：發(fā)電機(jī)主體、接收裝置；所述發(fā)電機(jī)主體包括兩端通過固定組件依次間隔第一預(yù)設(shè)距離固定的第一摩擦組件、彈性摩擦組件和第二摩擦組件；其中，所述彈性摩擦組件在外界機(jī)械能驅(qū)動(dòng)下發(fā)生形變并做往復(fù)運(yùn)動(dòng)與所述第一摩擦組件和所述第二摩擦組件接觸或分離產(chǎn)生電流；

所述接收裝置包括分別間隔第二預(yù)設(shè)距離放置于所述發(fā)電機(jī)主體兩側(cè)的兩個(gè)接收板，所述接收板用于感應(yīng)所述發(fā)電機(jī)主體產(chǎn)生的電流并將其輸出。

可選地，所述第一摩擦組件和所述第二摩擦組件均包括第一支撐板和摩擦層；所述摩擦層面向所述彈性摩擦組件；所述摩擦層的材料為聚四氟乙烯、醋酸纖維素、聚氯乙烯、尼龍、Kapton或聚乙烯，所述第一支撐板為亞克力板、金屬板、塑料板、或木板，所述彈性摩擦組件的材料為氟化乙烯丙烯共聚物、尼龍、聚乙烯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述彈性摩擦組件的厚度為5～100μm。

可選地，所述接收板包括第二支撐板、導(dǎo)電層和用于輸出電流的導(dǎo)線，所述導(dǎo)電層面向所述發(fā)電機(jī)主體，與所述第一摩擦組件和第二摩擦組件的位置相對(duì)應(yīng)，所述導(dǎo)電層為附著在所述第二支撐板上的石墨烯、碳納米管、銀納米線、銀納米顆粒、或金屬納米粉末。

可選地，所述第一預(yù)設(shè)距離為0.5～4mm，所述第二預(yù)設(shè)距離≤ 10cm。

本發(fā)明另一個(gè)方面提供了一種將上文所述的發(fā)電裝置用于測(cè)量管道流體參數(shù)的方法，將發(fā)電機(jī)主體設(shè)置于管道內(nèi)部，將接收裝置放置于管道外壁上與所述發(fā)電機(jī)主體位置相對(duì)應(yīng)處，通過所述接收裝置輸出電壓獲取管道流體參數(shù)。