一种基于逆向电润湿技术的旋转式能量收集装置的制作方法

本发明涉及一种能量转换装置，属于能量采集技术领域。

背景技术：

近几十年来，随着世界经济的快速发展，地球上的化石燃料消耗速度飞快，照此速度，化石燃料将在未来的几十年里消耗殆尽。人们已经意识到这一点，并一直努力寻找化石燃料的替代品以防范未来可能出现的能源危机。风能、太阳能、潮汐能、地热能等绿色能源的开发都已经有成熟的技术并被应用于商业化运作。其实在我们生活的环境里，除了上述的这些可再生能源，还存在许多分布广泛却难以利用的旋转机械能，由于其能量的转化率过低、输出功率太小而缺乏实际应用价值，目前还缺乏有效的技术手段来采集和利用它们。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够将旋转的机械能转化为电能的基于逆向电润湿技术的旋转式能量收集装置。

本发明的技术方案是：一种基于逆向电润湿技术的旋转式能量收集装置，包括相互平行设置的上基板和下基板，中心轴连接上基板和下基板，上基板在外力作用下相对于固定的下基板绕中心轴转动，所述上基板下表面依次设有第一电极层、第一介电层和低表面能材料层，下基板上表面依次设有第二电极层和第二介电层，所述第二介电层上固定有导电液滴阵列，第二电极层连接偏置电压源和电能的输出端，第一电极层通过中心轴连接偏置电压源和电能的输出端。

所述第一电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第一金属电极面和第一介电面。

所述第二电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第二金属电极面和第二介电面。

所述第一金属电极面、第二金属电极面通过溅射方式分别置于上基板的下表面和下基板的上表面。

所述第一电极层、第二电极层材质包括导电的金属单质、固态合金中的任一种。

所述第一电极层、第二电极层材质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种。

所述第一电极层、第二电极层材质包括镁铝合金、黄铜、青铜、不锈钢、钛合金任一种。

组成所述导电液滴阵列的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、融熔盐类中的任一种。

所述液态金属或合金包括：汞、铟、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、汞铊合金；

所述无机盐溶液包括：硝酸钠、氯化钠、氯化铜、氯化锌以及钾盐、钠盐、硝酸盐、铵盐；

所述有机盐溶液包括：醋酸钠、柠檬酸钾等以及钠、钾、铵的所有有机酸盐；

所述无机酸溶液包括：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；

所述有机酸溶液包括：乙酸、草酸、柠檬酸、丙烯酸；

所述碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡；

所述融熔盐类包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

所述上基板和下基板厚度100μm-2000μm，间隔为100μm-2000μm，所述上基板和下基板材质为pp、pe、pc、pmma、ptfe、pvdf、pvc、ps、pf、pps、pom、abs或无机非金属材料中的任一种。

本发明的有益效果是：本发明是基于逆向电润湿的一种能量收集装置，能将生活中的一些难以利用的转动所产生的机械能转化成电能。相对于其他的能量收集技术，如电磁发电、压电发电、摩擦发电技术等，它很大程度地提高了机械能转化成电能的效率并达到可实际应用的水平。本发明中所提出的技术方案，设置两平行的基板结构，通过基板的转动运动，改变导电液滴与上基板金属电极间的接触面积的大小，引起电容容量的大小的改变导致电容对外放电形成电流，实现机械能到电能的转化。在实际应用中可以通过改变基板面积的大小、导电液滴阵列的数量及密度、设置基板阵列或连接方式都可以调节该装置的输出功率，以适应不同的用途。

附图说明

本发明共有附图7幅。

图1为本发明的第一种结构示意图；

图2为上基板的第一金属电极条和第一介电条排列示意图；

图3为上基板及下表面结构的侧视图

图4为下基板及上表面的第一种结构图；

图5为本发明的第二种结构示意图；

图6为下基板及上表面的第二种结构图；

图7为第二种结构的下基板及上表面的俯视图。

图中附图标记如下：1、上基板，2、下基板，3.1、第一金属电极面，3.2、第一介电面，4、第一介电层，5、低表面能材料层，6、导电液滴阵列，7、第二介电层，8、第二电极层，8.1、第二金属电极面，8.2、第二介电面，9、偏置电压源，10、输出端，11、中心轴。

具体实施方式

下面结合附图1-7对本发明做进一步说明：

一种基于逆向电润湿技术的旋转式能量收集装置，包括相互平行设置的上基板1和下基板2，，中心轴11连接上基板1和下基板2，上基板1在外力作用下相对于固定的下基板2绕中心轴11转动，所述上基板1下表面依次设有第一电极层、第一介电层4和低表面能材料层5，下基板2上表面依次设有第二电极层8和第二介电层7，所述第二介电层7上固定有导电液滴阵列6，第二电极层8连接偏置电压源9和电能的输出端10，第一电极层通过中心轴11连接偏置电压源9和电能的输出端10。

所述第一电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第一金属电极面3.1和第一介电面3.2。上基板1在外力驱动下做圆周运动时，改变了上下两基板间金属电极的相对面积，两基板间所形成的电容容量大小发生了变化，导致电容对外放电而形成电流。

所述第二电极层8包括交错铺设且呈放射性排列的第二金属电极面8.1和第二介电面8.2。上基板1在外力的持续驱动下作圆周运动时，两基板间所形成的电容就可以持续地工作不断对外提供电流，有效地将机械能转化为电能。

所述第一金属电极面3.1、第二金属电极面8.1通过溅射方式分别置于上基板1的下表面和下基板2的上表面。

所述第一电极层、第二电极层8材质包括导电的金属单质、固态合金中的任一种。

所述第一电极层、第二电极层8材质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种。

所述第一电极层、第二电极层8材质包括镁铝合金、黄铜、青铜、不锈钢、钛合金任一种。

组成所述导电液滴阵列6的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、融熔盐类中的任一种。

所述液态金属或合金包括：汞、铟、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、汞铊合金；

所述无机盐溶液包括：硝酸钠、氯化钠、氯化铜、氯化锌以及钾盐、钠盐、硝酸盐、铵盐；

所述有机盐溶液包括：醋酸钠、柠檬酸钾等以及钠、钾、铵的所有有机酸盐；

所述无机酸溶液包括：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；

所述有机酸溶液包括：乙酸、草酸、柠檬酸、丙烯酸；

所述碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡；

所述融熔盐类包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

所述上基板1和下基板2厚度100μm-2000μm，间隔为100μm-2000μm，所述上基板1和下基板2材质为pp、pe、pc、pmma、ptfe、pvdf、pvc、ps、pf、pps、pom、abs或无机非金属材料中的任一种。

所述无机非金属材料包括硅、石英、云母、玻璃、碳化硅、石墨、金刚石、陶瓷、碳纤维等以及其他所有介电固体。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。