一种滑动式复合纳米发电机制造技术

本发明专利技术提供的滑动式复合纳米发电机，包括：摩擦发电组件和电磁感应发电组件，其中，摩擦发电组件的第一发电部件包括第一摩擦件以及与第一摩擦件接触设置的第一电极，第二发电部件包括第二摩擦件以及与第二摩擦件接触设置的第二电极；电磁感应发电组件的磁铁部件随第一发电部件运动，线圈部件属于第二发电部件运动；在外力作用下，第一摩擦件与第二摩擦件表面互相摩擦，第一摩擦件与第二摩擦件接触的表面材料存在得失电子能力差异；同时，磁铁部件在线圈部件中的磁通量产生变化。本发明专利技术的复合纳米发电机，结构简单，成本低廉，第一发电部件与第二发电部件之间的一次接触和分离的机械运动，可以同时产生两种电信号输出，提高了能量转化效率。

Sliding type composite nano generator

Sliding type composite nano generator provided by the invention comprises: friction power components and electromagnetic induction power components, wherein the first power component friction power assembly includes a first friction element and contact with the first friction member is disposed of the first electrode, the second power components include second parts and second pieces of friction and friction contact set second magnet electrode; components of electromagnetic induction power components with the movement of the first generation component, which belongs to the second generation coil component parts motion; under the action of external force, the first friction element with second friction surface friction between the different ability of the pros and cons of electronic surface material the first friction element with second friction contact; at the same time, the magnetic flux in the coil magnet component parts change. Composite nano generator, the invention has the advantages of simple structure, low cost, a mechanical contact and separation between the first generation and second generation component parts, can also produce two kinds of signal output, improve energy conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及本发电
，特别涉及将摩擦效应与磁电效应耦合进行发电的滑动式复合纳米发电机。
技术介绍
随着当今世界全球经济的迅速发展，能源成为人类社会可持续发展中最具决定性的因素之一。科学家们已经研究出各种各样的技术从自然界中获取能源，比如太阳能，风能，地热能，潮汐能。在这些技术中，从外部环境获取机械能是最广泛出现的技术，这已经吸引了科学家们巨大的兴趣，并且由于在我们的生活环境中和工业生产中存在着巨量的机械能，这种技术被认为是解决能源危机的一种有效的并且很有前途的途径。我们在生活中的一举一动都是微小的能源，收集这些微小能源用于小型微电子、纳电子器件的自驱动供电，对节能减排和可持续发展具有重要的科学意义和实用价值。目前，基于摩擦效应的纳米发电机已有较多报道，两个得失电子能力不同的摩擦材料在机械能作用下互相滑动摩擦，在与两个摩擦材料接触设置的电极上会产生电势差，可以在外电路中形成电流输出。但是，现有结构的摩擦发电机的能量转化形式单一，效率不高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种基于摩擦效应和磁电效应耦合的滑动式复合纳米发电机，将机械能通过摩擦发电组件转变为电能的同时，带动电磁感
应组件的磁铁部件和线圈部件相对运动产生感生电信号,提高了现有摩擦发电机的转化效率。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种滑动式复合纳米发电机，包括：摩擦发电组件和电磁感应发电组件，其中，所述摩擦发电组件包括：第一发电部件和第二发电部件，其中，第一发电部件包括第一摩擦件以及与第一摩擦件接触设置的第一电极，第二发电部件包括第二摩擦件以及与第二摩擦件接触设置的第二电极；电磁感应发电组件包括：磁铁部件和线圈部件，所述磁铁部件随所述第一发电部件运动，所述线圈部件随所述第二发电部件运动；在外力作用下，所述第一发电部件与第二发电部件能够互相滑动，使所述第一摩擦件与第二摩擦件表面滑动摩擦，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触的表面材料存在得失电子能力差异；在所述第一发电部件和第二发电部件带动下，所述磁铁部件在所述线圈部件中的磁通量产生变化。优选的，所述第一摩擦件和第二摩擦件的材料为绝缘体材料、导体材料或者半导体材料；所述绝缘体材料选自甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯醚、聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯中的一种或几种的叠加。优选的，所述第一摩擦件或者第二摩擦件的材料为导体材料，与导体材料接触设置的电极省略。优选的，所述线圈部件为平面线圈。优选的，所述线圈部件的匝数大于2000匝。优选的，还包括第一基底，所述第一发电部件设置在所述第一基底上；和/或，还包括第二基底，所述第二发电部件设置在所述第二基底上。优选的，所述磁铁部件与第一发电部件设置在所述第一基底的同一侧；或者，所述磁铁部件与第一发电部件分别设置在所述第一基底的不同侧；所述线圈部件与第二发电部件设置在所述第二基底的同一侧；或者，所述线圈部件与第二发电部件分别设置在所述第二基底的不同侧。优选的，所述第一发电部件和第二发电部件之间通过弹性部件连接。优选的，所述弹性部件为弹簧，长度大于30mm。优选的，所述第一摩擦件、第一电极和磁铁部件均为薄层结构；第二摩擦件、第二电极和线圈部件均为薄层结构。优选的，所述第一摩擦件与第二摩擦件互相接触的表面中，至少一个表面包括微纳结构；所述微纳结构为纳米线、纳米棒、纳米管、纳米颗粒、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球或微米球状结构，以及上述结构形成的阵列。优选的，所述磁铁部件与线圈部件在所述第一发电部件与第二发电部件互相滑动的表面上的投影面积相当。优选的，所述磁铁部件包括多个磁铁；和/或，所述线圈部件包括多个线圈。优选的，多个所述磁铁尺寸相同，并且在所述第一发电部件相对于第二发电部件滑动的方向上等间隔等间隔设置；和/或，多个所述线圈尺寸相同，在第一发电部件相对于第二发电部件滑动的方向上等间隔设置。优选的，所述磁铁的间隔与线圈的间隔相等。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的复合纳米发电机，在现有滑动式摩擦发电机的基础上，将电磁感应发电组件的磁场部件和线圈部件分别设置在两个能够相对滑动的发电部件上，在摩擦发电组件的两个发电部件相互滑动过程中，同时带动磁场部件和线圈部件相对运动。因此，第一发电部件和第二发电部件的一次相对运动，可以使摩擦发电组件在摩擦效应作用下产生电信号，同时，线圈部件在电磁感应效应作用下也输出电信号。复合纳米发电机在一次动作中通过不同效应采集多种不同的能量，再通过一定方式使其协同为外部供电，可以达到互补增强的功效，从而更有效地为外界提供能源。2、摩擦发电组件中的第一摩擦件、第一电极、第二摩擦件、第二电极的材料均为现有的材料，磁铁部件和线圈部件为常用部件，并且价格低廉，本专利技术的复合纳米发电机结构简单，制备方法简单，材料易于获得，并且结构低廉，有利于在利用机械能转变为电能方面应用推广。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于显示出本专利技术的主旨。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。图1和图2为滑动式复合纳米发电机的结构示意图；图3为弹簧连接活动部件和固定部件实现滑动的发电机结构示意图；图4为磁铁部件和线圈部件中包括多个磁铁和线圈的发电机结构示意图；图5和图6为分别为一个具体发电机的摩擦发电组件和电磁感应发电组件的输出电信号测量结果。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。本专利技术的复合发电机典型结构参见图1，包括摩擦发电组件和电磁感应发电组件，其中，所述摩擦发电组件包括：第一发电部件1和第二发电部件2，其中，第一发电部件1包括第一摩擦件11以及与第一摩擦件11接触设置的第一电极12，第二发电部件2包括第二摩擦件21以及与第二摩擦件21接触设置的第二电极22；在外力F作用下，第一发电部件1与第二发电部件2能够互相滑动，使第一摩擦件11与第二摩擦件21表面互相滑动摩擦，第一摩擦件11与第二摩擦件21接触的表面材料存在得失电子能力差异。电磁感应发电组件包括：磁铁部件31和线圈部件32，其中，磁铁部件31随第一发电部件1运动(可以设置在第一发电部件1上)，线圈部件32随第二发电部件2运动(可以设置在第二发电部件2上)；在第一发电部件1和第二发电部件2互相滑动时，带动磁铁部件31和线圈部件32产生相对运动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动式复合纳米发电机，其特征在于，包括：摩擦发电组件和电磁感应发电组件，其中，所述摩擦发电组件包括：第一发电部件和第二发电部件，其中，第一发电部件包括第一摩擦件以及与第一摩擦件接触设置的第一电极，第二发电部件包括第二摩擦件以及与第二摩擦件接触设置的第二电极；电磁感应发电组件包括：磁铁部件和线圈部件，所述磁铁部件随所述第一发电部件运动，所述线圈部件随所述第二发电部件运动；在外力作用下，所述第一发电部件与第二发电部件能够互相滑动，使所述第一摩擦件与第二摩擦件表面滑动摩擦，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触的表面材料存在得失电子能力差异；在所述第一发电部件和第二发电部件带动下，所述磁铁部件在所述线圈部件中的磁通量产生变化。

【技术特征摘要】
1.一种滑动式复合纳米发电机，其特征在于，包括：摩擦发电组件和电磁感应发电组件，其中，所述摩擦发电组件包括：第一发电部件和第二发电部件，其中，第一发电部件包括第一摩擦件以及与第一摩擦件接触设置的第一电极，第二发电部件包括第二摩擦件以及与第二摩擦件接触设置的第二电极；电磁感应发电组件包括：磁铁部件和线圈部件，所述磁铁部件随所述第一发电部件运动，所述线圈部件随所述第二发电部件运动；在外力作用下，所述第一发电部件与第二发电部件能够互相滑动，使所述第一摩擦件与第二摩擦件表面滑动摩擦，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触的表面材料存在得失电子能力差异；在所述第一发电部件和第二发电部件带动下，所述磁铁部件在所述线圈部件中的磁通量产生变化。2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件的材料为绝缘体材料、导体材料或者半导体材料；所述绝缘体材料选自甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯醚、聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯中的一种或几种的叠加。3.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第一摩擦件或者第二摩擦件的材料为导体材料，与导体材料接触设置的电极省略。4.根据权利要求1-3任一项所述的发电机，其特征在于，所述线圈部件为平面线圈。5.根据权利要求4所述的发电机，其特征在于，所述线圈部件的匝数
\t大于2000匝。6.根据权利要求1-5任一项所述的发电机，其特征在于，还包括第一基底，所述第一发电部件设置在所述第一基底上；和/或，还包括第二基底，所述第二发电部件设置在所述第二基底上。7.根据权利要求6所述的发...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚，王雪，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11