本发明专利技术公开了一种转动式静电发电装置，包括第一部件和第二部件，在所述两个部件的接触面上各设置至少一个摩擦材料区，所述两个摩擦材料区中分别设有具有不同摩擦电极序的摩擦材料，所述第一部件的摩擦材料贴附于第一导电元件上，所述第二部件的摩擦材料贴附于第二导电元件上，该两个导电元件通过一外部电路相连；所述第一部件能够相对于第二部件进行转动，从而在所述两个部件的接触面上产生滑动摩擦，使所述两个摩擦材料区的至少一部分发生周期性的重合与分离。本发明专利技术的转动式静电发电装置具有体积小、转动阻力小、能量转化效率高和易于封装集成的特点，可以广泛用于发电、节能、转速测量等领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种转动式静电发电装置，包括第一部件和第二部件，在所述两个部件的接触面上各设置至少一个摩擦材料区，所述两个摩擦材料区中分别设有具有不同摩擦电极序的摩擦材料，所述第一部件的摩擦材料贴附于第一导电元件上，所述第二部件的摩擦材料贴附于第二导电元件上，该两个导电元件通过一外部电路相连；所述第一部件能够相对于第二部件进行转动，从而在所述两个部件的接触面上产生滑动摩擦，使所述两个摩擦材料区的至少一部分发生周期性的重合与分离。本专利技术的转动式静电发电装置具有体积小、转动阻力小、能量转化效率高和易于封装集成的特点，可以广泛用于发电、节能、转速测量等领域。【专利说明】—种转动式静电发电装置
本专利技术属于摩擦静电发电
，具体涉及一种转动式静电发电装置，特别是一种能够将转动形式的机械能转化为电能的转动式静电发电装置。
技术介绍
随着当今电子器件产业和无线传感网络技术的发展，能独立、持久工作的电源变得日益重要。对于这一需求，一种最有前景的解决方式是将环境中的能量转化为电能，而实现不依赖于外界供电的自驱动系统。机械能是一种自然环境和人类生活中普遍存在的能量形式，如潮汐能、风能等，还包括车辆移动和人体的活动等，都存在着大量的机械能。自2006年起，纳米发电机作为一种将机械能转化为电能的有效途径得到了迅速发展，其输出功率和转化效率已经在几年间被提高了几个量级。而从2012年开始，基于摩擦静电效应的平板接触式纳米发电机更是以其高效的输出、简单的工艺、稳定的性能，为机械能转变为电能来驱动电子器件提供了一种十分具有前景的途径。但是目前的摩擦纳米发电机都是接触式的，通过两个平板式摩擦层在垂直方向的接触和分离实现电信号的输出。这种发电机的缺点是两个摩擦层中间必须要有空隙，并且外力的大小和/或方向必须是周期性变化的，这样两个摩擦层才能够发生周期性的接触和分离，产生电信号，这种结构对于封装很不方便，不利于用于各种液体或腐蚀性气氛中。因此，如果能够实现一种结构简单、利于封装，又能提高发电效率的静电发电装置，将在现代工业中具有良好应用前景。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术的所要解决的技术问题是提供一种能够将转动的机械能转化为电能的转动式静电发电装置，以解决现有的静电发电装置结构复杂，不利于封装的问题。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种转动式静电发电装置，其包括第一部件和第二部件，在所述两个部件的接触面上各设置至少一个摩擦材料区，所述两个摩擦材料区中分别设有具有不同摩擦电极序的摩擦材料，所述第一部件的摩擦材料的背面贴附于第一导电元件上，所述第二部件的摩擦材料的背面贴附于第二导电元件上，该两个导电元件通过一外部电路相连；所述第一部件能够相对于第二部件进行转动，从而在所述两个部件的接触面上产生滑动摩擦，使所述两个摩擦材料区的至少一部分发生周期性的重合与分离。根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一部件为第一转盘，所述第二部件第二转盘，所述第一转盘的所述接触面上包括第一摩擦层，所述第二转盘的所述接触面上包括第二摩擦层；所述第一导电元件为第一导电层，所述第二导电元件为第二导电层，所述第一摩擦层和第二摩擦层分别贴附于该第一导电层和第二导电层上；所述第一摩擦层和第二摩擦层的表面分别设有所述摩擦材料区。根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一部件和第二部件构成三维的同轴内外套层结构，使得第一部件和第二部件能够绕轴旋转，使二者接触面上的摩擦材料发生相对滑动摩擦。本专利技术可具体实施为一种利用上述转动式静电发电装置的风能发电机。本专利技术可具体实施为一种利用上述转动式静电发电装置的刹车储能装置本专利技术可具体实施为一种利用上述转动式静电发电装置的多层转盘式静电发电装置，其所述多个转动式专利技术装置的外部电路的输出端串联或并联。本专利技术可具体实施为一种利用上述转动式静电发电装置的转速测量装置。(三)有益效果本专利技术的转动式静电发电装置具有体积小、转动阻力小、能量转化效率高的特点，几乎可以被任何形式和速度的转动物体所带动，且几乎不对待测体本身的转动增加额外阻力，可以广泛用于发电、节能、转速测量等领域。【专利附图】【附图说明】本专利技术的附图旨在示意性地显示本专利技术的若干【具体实施方式】，以使本领域的技术人员更加全面地理解和实现本专利技术的技术方案。附图中装置、元件的具体形状和尺寸的绘制仅仅是为了更清晰地展现本专利技术，而并非是精确的形状和尺寸，因此，本专利技术的保护范围不应以附图所示的形状、大小等为限。图1是本专利技术的利用的摩擦静电发电的基本原理图；图2是本专利技术的转动式静电发电装置基本结构图；图3是本专利技术的实施例一的转盘式静电发电装置的原理结构图；图4是本专利技术的实施例一的两个转盘的摩擦材料区设置的一个【具体实施方式】的示意图；图5是本专利技术的实施例一的两个转盘的摩擦材料区的周期扇区设置的一个【具体实施方式】的示意图；图6A至图6G是本专利技术的实施例一的转盘式发电装置的周期扇区设置摩擦材料区多种实施方式的示意图；图7是本专利技术的实施例一的短路电流数据图；图8是本专利技术的实施例一的开路电荷数据图；图9是本专利技术的实施例二的风能发电机的原理结构图；图10是本专利技术的实施例二的风能发电机的纵向剖面图；图11是本专利技术的实施例三的刹车储能装置的原理结构图；图12A至图12D是本专利技术的实施例四的多层转盘式静电发电装置的原理结构图；图13是本专利技术的实施例五的转速测量装置的原理结构图。【具体实施方式】为解决上述技术问题，本专利技术提供一种转动式静电发电装置，该发电装置能够利用自然界中以转动形式存在的机械能来产生电能，或者是将能够转化为以转动形式存在的机械能转化为电能。本专利技术主要适用于为各类微型电子器件并为其提供匹配的电源。首先，我们参照图1来描述本专利技术所利用的滑动摩擦静电发电的基本原理。滑动摩擦静电发电装置至少包括两个能够相对滑动的滑动部件，每个滑动部件均包括摩擦层和导电层，摩擦层附着于导电层之上，且两个滑动部件的摩擦层相互对置并紧密接触。如图1所示，第一滑动部件包括第一摩擦层11和第一导电层12，第二滑动部件包括第二摩擦层21和第二导电层22。第一摩擦层11和第二摩擦层21相互对置并紧密接触。第一摩擦层11由第一摩擦材料构成，第二摩擦层12由第二摩擦材料构成。两种摩擦材料具有不同的摩擦电极序。在此，“摩擦电极序”是指根据材料对电荷的吸引程度将其进行的排序，两种材料在相互摩擦的瞬间，在摩擦面上负电荷从摩擦电极序中极性较正的材料表面转移至摩擦电极序中极性较负的材料表面。迄今为止，还没有一种统一的理论能够完整的解释电荷转移的机制，一般认为，这种电荷转移和材料的表面功函数相关，通过电子或者离子在接触面上的转移而实现电荷转移。需要说明的是，摩擦电极序只是一种基于经验的统计结果，即两种材料在该序列中相差越远，接触后所产生电荷的正负性和该序列相符合的几率就越大，而且实际的结果受到多种因素的影响，比如材料表面粗糙度、环境湿度和是否有相对摩擦等。在两种摩擦电极序极性存在差异的材料在接触摩擦并分离后其表面所带有的电荷称为“接触电荷”，一般认为，接触电荷只分布在材料的表面，分布最大深度不过约为10纳米。需要说明的是，接触电荷的符号是净电荷的符号，即在带有正接触电荷的材料表面的局本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王中林，林龙，王思泓，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：
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