[發明專利]一種封閉式摩擦納米發電機及其使用方法

有效

• 申請號: 202010748108.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111844705B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 米皓陽;經鑫;劉躍軍;吳劉一順;石璞;范淑紅
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: B29C55/16
• 分類號: B29C55/16;H02N1/04;B29L7/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

本發明涉及摩擦納米發電機技術領域，具體涉及一種封閉式摩擦納米發電機及其使用方法。在本發明中，雙向拉伸尼龍膜相比流延法制備的尼龍膜具有更小的晶面間隙、更高的結晶度和更均一的晶粒尺寸，這使得雙向拉伸尼龍獲得了拉伸強度和拉伸模量的顯著提升，與此同時斷裂伸長率發生了明顯下降；尼龍膜機械性能的提升有助于提高摩擦發電過程中器件性能的穩定性；更加均一化的結晶態結構和結晶度有助于提升摩擦發電的輸出性能，實施例結果表明，采用了雙向拉伸尼龍膜的摩擦納米發電機輸出電壓和電流都有明顯提升。

技術領域

本發明涉及摩擦納米發電機技術領域，具體涉及一種封閉式摩擦納米發電機及其使用方法。

背景技術

納米發電機是一種新興的將機械能轉化為電能的小型裝置。其針對目前人類面臨的能源需求大增和清潔能源產量不足的問題，提出了一種獨特的將日常生活中的機械能轉化為電能的新技術。

摩擦納米發電機基于摩擦電效應和靜電感應效應的耦合作用，主要采用兩種摩擦電性能不同的材料，當材料接觸時會在兩種材料表面分別產生正負電荷，當材料分離時則會在外電路產生一個瞬時電流。這樣隨著兩種材料的不斷接觸和分離，就可將機械能轉化為電能。相比傳統壓電材料，摩擦納米發電機具有高能量轉化率、高輸出功率、高靈敏度、高適應性和低成本等優勢。

實現摩擦納米發電機的集成化、提高其性能穩定性是實現其更廣泛實際應用需要克服的一個難題。研究發現尼龍具有良好的正電性，經常被用做摩擦納米發電機的正極材料，但采用不同工藝成型的具有不同晶態的尼龍膜的發電性能尚未有研究報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種封閉式摩擦納米發電機及其使用方法。本發明采用雙向拉伸尼龍膜作為摩擦納米發電機的正電材料，能夠提高摩擦納米發電過程中器件的穩定性，有利于提升摩擦發電的輸出性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種雙向拉伸尼龍膜作為摩擦納米發電機正電材料的應用。

本發明提供了一種封閉式摩擦納米發電機，包括封閉腔體、設置于所述封閉腔體內的內部電極和導線；所述內部電極的外表面附著有雙向拉伸尼龍膜；所述封閉腔體的頂部和底部設置聚四氟乙烯膜；

所述導線包括正極導線和負極導線；所述正極導線的一端與所述內部電極相連，另一端連接負載或儲能裝置；所述負極導線的一端與所述封閉腔體頂部和底部的聚四氟乙烯膜相連，另一端連接所述負載或儲能裝置。

優選地，所述雙向拉伸尼龍膜的拉伸倍率為1~3倍；所述雙向拉伸尼龍膜的厚度為0.1~0.5mm。

優選地，所述雙向拉伸尼龍膜的制備方法包括以下步驟：采用熔融流延法制備得到尼龍膜；對所述尼龍膜進行同步雙向拉伸，得到雙向拉伸尼龍膜。

優選地，所述聚四氟乙烯膜的厚度≤1mm。

優選地，所述內部電極設置于所述封閉腔體的中部；所述內部電極為銅板。

優選地，所述封閉腔體側壁的材質為絕緣體。

本發明提供了上述技術方案所述封閉式摩擦納米發電機的使用方法，包括以下步驟：

在外力作用下，聚四氟乙烯膜與雙向拉伸尼龍膜接觸，使雙向拉伸尼龍膜帶正電，聚四氟乙烯膜帶負電；

去除外力作用，所述聚四氟乙烯膜與雙向拉伸尼龍膜分離，聚四氟乙烯膜與雙向拉伸尼龍膜間的電勢差導致外電路產生瞬時電流，所述電流輸送到負載或儲能裝置中。

優選地，所述外力包括機械能。