一种摩擦纳米发电机及发电方法与流程

本发明涉及纳米新能源，尤指一种摩擦纳米发电机及发电方法。

背景技术：

1、摩擦纳米发电机是一种能够将机械能转换为电能的器件，可以收集低频机械能，具有结构简单、成本低、材料选择丰富等优势；然而，由于存在高电场强度，在空气环境中，摩擦纳米发电机中两个摩擦结构表面的电场集中处容易发生静电击穿，导致摩擦纳米发电机造成损坏。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种摩擦纳米发电机及发电方法，用以提高摩擦纳米发电机的耐久性。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种摩擦纳米发电机，包括发电结构，所述发电结构包括：具有空腔且具有弹性的密封壳体；

3、所述摩擦纳米发电机还包括：位于所述空腔内的介质，所述介质包括：绝缘液体或惰性气体；

4、所述发电结构还包括：在垂直方向上相对设置的第一摩擦结构和第二摩擦结构；

5、所述摩擦纳米发电机的工作模式为垂直接触分离模式；在所述密封壳体的第一区域受到第一外部压力时，位于所述第一区域内的所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生接触，同时所述介质被挤压至除所述第一区域之外的区域；在所述第一外部压力撤去，且除所述第一区域之外的区域受到第二外部压力时，所述介质被挤压至所述第一区域，并在所述介质的推力作用下，推动所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生分离，并输出电信号。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种发电方法，包括：

7、提供一如本发明实施例提供的上述摩擦纳米发电机；

8、施加外部压力，使得所述摩擦纳米发电机中的第一摩擦结构和第二摩擦结构发生接触和分离；其中，所述外部压力包括：第一外部压力和第二外部压力，所述摩擦纳米发电机的工作模式为垂直接触分离模式；在第一区域受到所述第一外部压力时，位于所述第一区域内的所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生接触，同时介质被挤压至除所述第一区域之外的区域；在所述第一外部压力撤去，且除所述第一区域之外的区域受到所述第二外部压力时，所述介质被挤压至所述第一区域，并在所述介质的推力作用下，推动所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生分离；

9、输出电信号。

10、本发明有益效果如下：

11、本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电机及发电方法，在第一摩擦结构和第二摩擦结构之间，采用液态介质或惰性气体介质代替普通的空气介质，可以增加摩擦纳米发电机的耐高压性能，减少击穿发生的几率，从而允许第一摩擦结构和第二摩擦结构上存在高电荷量，提高摩擦纳米发电机的输出电荷密度，提升摩擦纳米发电机的性能；并且，将介质限制在空腔内部，形成限域结构的摩擦纳米发电机，使得介质不容易流失或造成污染，且不受外界环境影响而发生劣化；同时，当第二外部压力作用于除第一区域之外的区域之后，介质发生流动会推动第一区域内的第一摩擦结构和第二摩擦结构发生分离，在这种情况下，贴附在空腔壁面的发电结构受到的力仅为压力，不会受到拉力的作用，消除了通常的接触分离方法中施加拉力而导致摩擦纳米发电机发生损坏的问题，从而提高了摩擦纳米发电机的耐久性。

技术特征：

1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括发电结构，所述发电结构包括：具有空腔且具有弹性的密封壳体；

2.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，还包括：两个发电机组，每个所述发电机组包括：至少一对相对设置的所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构；

3.如权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，至少一个所述发电机组包括：至少两对相对设置的所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构；

4.如权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，每个所述发电机组包括：一对相对设置的所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构。

5.如权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机还包括：与所述发电机组对应设置的电荷调整电路；

6.如权利要求5所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述电荷调整电路包括自激励电路。

7.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述介质包括所述绝缘液体，所述绝缘液体充满所述空腔。

8.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦结构包括：叠层设置的第一绝缘层和第一电极层，所述第二摩擦结构包括：叠层设置的第二绝缘层和第二电极层；

9.如权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机还包括：位于最外侧的封装层；

10.一种发电方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种摩擦纳米发电机及发电方法，在第一摩擦结构和第二摩擦结构之间采用液态介质或惰性气体介质代替普通的空气介质，增加摩擦纳米发电机的耐高压性能，减少击穿发生的几率，从而允许第一摩擦结构和第二摩擦结构上存在高电荷量，提高摩擦纳米发电机的输出电荷密度，提升摩擦纳米发电机的性能；并且，将介质限制在空腔内部，形成限域结构的摩擦纳米发电机，使得介质不容易流失或造成污染，且不受外界环境影响而发生劣化；同时，当第二外部压力作用于除第一区域之外的区域之后，介质发生流动会推动第一区域内的第一摩擦结构和第二摩擦结构发生分离，进而发电结构受到的力仅为压力，不会受到拉力作用，提高了摩擦纳米发电机的耐久性。

技术研发人员：许亮,王中林,王华妹
受保护的技术使用者：北京纳米能源与系统研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16