[實用新型]基于4D打印技術的摩擦納米發電機和機械能收集裝置

有效

• 申請號: 202120081061.0
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN214281260U
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 韓建成;黃龍彪
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本實用新型提供一種基于4D打印技術的摩擦納米發電機，包括上下平行放置的第一基底層和第二基底層，設置在第一基底層的下表面的第一導電層，設置在第二基底層上表面的第二導電層，第一導電層和第二導電層之間電性連接，設置在第一導電層的下表面或第二導電層上表面的第一摩擦層，其中所述第一基底層、第二基底層和第一摩擦層采用采用第一4D打印基底層、第二4D打印基底層和第一4D打印摩擦層，所述第一摩擦層和第二導電層或第一導電層相對設置且進行接觸?分離的往復運動。本實用新型提高了摩擦納米發電機的制備效率、制備精度，并同時提高摩擦納米發電機的使用壽命。本實用新型還提供一種鞋墊形狀的機械能收集裝置。

技術領域

本實用新型涉及4D打印技術和摩擦納米發電機技術結合的領域，更具體地，涉及一種基于4D打印技術的摩擦納米發電機和機械能收集裝置。

背景技術

化石能源的大量使用，推動了全球變暖和能源危機，尋找一種清潔可再生的綠色能源以緩解人類發展面臨的困境變得尤為緊迫。作為一種新型的微納能源收集技術，摩擦納米發電機可以高效地將機械能轉換為電能。與傳統的發電技術相比，摩擦納米發電機結構簡單、成本低廉、能量轉換效率高、選材范圍廣泛，在機械能收集領域具有極高的應用潛力。

在當前情況下，摩擦納米發電機的發展與應用仍然存在一些限制。首先，制備摩擦納米發電機的傳統工藝往往是通過組件的加工、組裝，最終得到完整的摩擦納米發電機，然而，使用這樣的工藝難以得到結構復雜且精細的器件。其次，由于摩擦納米發電機在工作過程中需要介電材料之間不斷進行摩擦、分離，使得介電材料受損，進而導致摩擦納米發電機的性能下降，器件壽命降低。

專利文獻CN108964511A(公開日20181207)公開了一種基于3D打印技術的摩擦納米發電機及其制作方法，其通過復雜的機械結構設計，使用3D打印技術完成對各單元結構的制作，將各個摩擦納米發電機單元裝配在對應位置，最后裝配成一個高輸出性能、低成本的摩擦納米發電機。但其制備流程復雜，制備效率和制備精度不高，且制作出的摩擦納米發電機的使用壽命不盡如人意。

為了推動摩擦納米發電機的應用與發展，迫切需要一種全新的工藝，以提高摩擦納米發電機的制備效率、制備精度，并同時提高摩擦納米發電機的使用壽命。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述制備效率和精度不高，以及器件壽命偏低的技術問題。

本實用新型的首要目的是提供一種基于4D打印技術的摩擦納米發電機。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下：一種基于4D打印技術的摩擦納米發電機，包括上下平行放置的第一基底層和第二基底層，設置在第一基底層的下表面的第一導電層，設置在第二基底層上表面的第二導電層，第一導電層和第二導電層之間電性連接，設置在第一導電層的下表面或第二導電層上表面的第一摩擦層，其中所述第一基底層、第二基底層和第一摩擦層采用采用第一 4D打印基底層、第二4D打印基底層和第一4D打印摩擦層，所述第一摩擦層和第二導電層或第一導電層相對設置且進行接觸-分離的往復運動。

優選地，所述第一基底層、第二基底層和第一摩擦層采用形狀記憶聚合物層或自修復材料層。

優選地，所述第一摩擦層和第二導電層或第一導電層之間的間隙為20mm。

優選地，所述第一導電層和第二導電層的導電物質包括銀納米線、碳納米管或石墨烯。

優選地，所述第一摩擦層表面具有凸起或凹槽。

優選地，第一基底層和第二基底層的兩側端部通過連接部連接成環形結構。

優選地，所述連接部與第一基底層和第二基底層一體打印而成。

優選地，所述第一基底層、第二基底層、第一導電層、第二導電層、第一摩擦層、連接部的截面形狀為多邊形或曲邊形。