一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，包括基于3D打印技术制作的三角螺旋结构、粘附在三角螺旋结构上的第一摩擦单元、与第一摩擦单元对应设置的第二摩擦单元，所述的三角螺旋结构使用三维建模软件制作，之后将制作的三维模型导入切片软件进行切片，最后将切片产生的gcode代码导入3D打印机中进行模型制作，第一摩擦单元包括粘附于三角形基底上的背电极及粘附于背电极上的第一摩擦层，第二摩擦单元包括粘附于三角形基底上的第二摩擦层；本发明专利技术结构结构简单，增大了摩擦接触面积提高了单位体积的输出功率，有效解决了目前摩擦纳米发电机结构较复杂，加工较困难，携带不方便，输出性能低的问题。输出性能低的问题。输出性能低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置


[0001]本专利技术涉及摩擦发电机
，具体为一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置。

技术介绍

[0002]3D打印作为一种新兴的数字化制造技术，能够加工制造出许多传统减材制造不能完成的结构。随着3D打印技术的不断更新迭代，目前已经被广泛应用于军事、医疗、人工智能、柔性电子设备等多个领域。近年来，随着物联网技术的飞速发展，便携式微纳能源引起了广大科研工作者的兴趣，微纳能源的种类有许多，摩擦纳米发电机作为其中一种，能够收集环境中的微能量转化为电能实现电子器件的自驱动。然而现有的摩擦纳米发电机仍存在结构较复杂，加工较困难，携带不方便，输出性能低的问题。无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，这种装置的三角螺旋结构使用3D打印技术一体化成型，且三角螺旋结构本身具有类似弹簧的弹性，体积较小且不需要其他多余配件，三角螺旋结构能够在固定的空间内容纳更多的摩擦层，增大了摩擦接触面积提高了单位体积的输出功率，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，包括基于3D打印技术制作的三角螺旋结构、粘附在三角螺旋结构上的第一摩擦单元、与第一摩擦单元对应设置的第二摩擦单元，所述三角螺旋结构使用三维建模软件制作，之后将制作的三维模型导入切片软件进行切片，最后将切片产生的gcode代码导入3D打印机中进行模型制作，第一摩擦单元包括粘附于三角形基底上的背电极及粘附于背电极上的第一摩擦层，第二摩擦单元包括粘附于三角形基底上的第二摩擦层。
[0005]进一步的，所述第一摩擦层和第二摩擦层是两种电子吸引能力相差较大的材料，由于两种材料对电子吸引能力不同，所以当第一摩擦层和第二摩擦层接触时，对电子吸引能力较强的材料趋向于得到电子，对电子吸引能力较弱的材料趋向于失去电子，从而在第一摩擦层和第二摩擦层之间形成电势差，当有外电路接入时，为了平衡电势便形成电流。
[0006]进一步的，所述第一摩擦层和第二摩擦层的厚度均为50μm
‑
1mm。
[0007]进一步的，所述背电极为导电性良好的金、银、铜、铝材质。
[0008]进一步的，所述背电极的厚度为50μm
‑
1mm。
[0009]进一步的，所述三角螺旋结构使用3D打印专用PLA材质制作。
[0010]进一步的，所述三角螺旋结构中三角形基底的厚度不大于2mm。
[0011]进一步的，所述三角螺旋结构中相邻两个三角形基底的角度为10度。
[0012]进一步的，所述三角形基底为等边三角形，所述三角螺旋结构由尺寸相等的三角
形基底螺旋排布组成，三角形基底沿顺时针两两拼接螺旋上升，形成的三角螺旋结构具有良好的回弹性。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术上设置了三角螺旋结构，三角螺旋结构使用3D打印技术一体化成型，其主体使用3D打印专用PLA材质制作，具有良好的力学性能，有效解决了目前摩擦纳米发电机结构较复杂，加工较困难的问题。
[0014]2、本专利技术上结构简单，体积小巧，有效解决了目前摩擦纳米发电机携带不方便的问题。
[0015]3、本专利技术设置的三角螺旋结构能够在固定的空间内容纳更多的摩擦层，增大了摩擦接触面积提高了单位体积的输出功率，有效解决了目前摩擦纳米发电机输出性能低的问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术三角螺旋结构示意图；图2为本专利技术贴附摩擦层后结构示意图；图3为本专利技术短路电流数据图；图4为本专利技术开路电压数据图。
[0017]图中：1三角螺旋结构、2三角形基底、3背电极、4第一摩擦层、5第二摩擦层。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]实施例一请参阅图1
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2，本专利技术提供一种技术方案：一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置的具体制备过程为：使用三维建模软件制作三角螺旋结构模型，之后将制作的三维模型导入切片软件进行切片，最后将切片产生的gcode代码导入3D打印机中使用热塑性材质PLA进行模型制作。如图1所示，三角螺旋结构1由尺寸相等的等边三角形基底2螺旋排布组成，等边三角形基底沿顺时针两两拼接螺旋上升，三角螺旋结构中相邻两个三角形基底的角度为10度，三角螺旋结构中三角形基底的厚度不大于2mm，形成的三角螺旋结构具有良好的回弹性。
[0020]如图2所示，在三角形基底上基板上粘贴有背电极3，背电极为导电性良好的金、银、铜、铝材质，背电极的厚度为50μm
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1mm；背电极上粘贴有第一摩擦层4，在相对应的三角形基底下基板上粘贴有第二摩擦层5，第一摩擦层和第二摩擦层的厚度均为50μm
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1mm；第一摩擦层选用得电子能力较强的材料，第二摩擦层选用失电子能力较强的材料，当三角螺旋结构在外力作用下相互接触时，在接触起电作用下，第一摩擦层和第二摩擦层之间发生电子转移，当外力消失后，第一摩擦层和第二摩擦层在三角螺旋结构的回弹作用下分离，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成电势差，驱动电子在外部电路中移动形成电流。
[0021]根据上述对3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置的制作过程和工作原理的说明，本具体实施方式中等边三角形基底的边长为150mm，厚度为1mm；背电极、第一摩擦层、第二摩擦层均为尺寸相等的等边三角形，尺寸为边长130mm，厚度0.5mm；其中三角形基底的数量为7个，对应的第一摩擦单元和第二摩擦单元均为7个。在上述条件下对3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置进行性能测试，如图3
‑
4所示，摩擦发电装置的瞬时开路电压可达300V，摩擦发电装置的瞬时短路电流可达300μA。该3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置工作时可同时驱动250个LED灯发光。
[0022]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：提供了一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，三角螺旋结构使用3D打印技术一体化成型，其主体使用3D打印专用PLA材质制作，具有良好的力学性能；三角螺旋结构结构简单，体积小巧，能够在有限的空间内容纳更多的摩擦层，增大了摩擦接触面积提高了单位体积的输出功率，有效解决了目前摩擦纳米发电机结构较复杂，加工较困难，携带不方便，输出性能低的问题，为物联网时代的微纳能源提供了创新性的选择。
[0023]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，其特征在于：包括基于3D打印技术制作的三角螺旋结构（1）、粘附在三角螺旋结构上的第一摩擦单元、与第一摩擦单元对应设置的第二摩擦单元，所述三角螺旋结构（1）使用三维建模软件制作，之后将制作的三维模型导入切片软件进行切片，最后将切片产生的gcode代码导入3D打印机中进行模型制作，第一摩擦单元包括粘附于三角形基底（2）上的背电极（3）及粘附于背电极（3）上的第一摩擦层（4），第二摩擦单元包括粘附于三角形基底（2）上的第二摩擦层（5）。2.根据权利要求1所述的一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述第一摩擦层（4）和第二摩擦层（5）是两种电子吸引能力相差较大的材料，由于两种材料对电子吸引能力不同，所以当第一摩擦层（4）和第二摩擦层（5）接触时，对电子吸引能力较强的材料趋向于得到电子，对电子吸引能力较弱的材料趋向于失去电子，从而在第一摩擦层（4）和第二摩擦层（5）之间形成电势差，当有外电路接入时，为了平衡电势便形成电流。3.根据权利要求1所述的一种3D打印的便携式三角螺旋结构摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述第一摩擦层（4）和第二摩擦层（5）的厚度均为50μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：高书燕，王帅通，陈野，刘仕哲，门传宾，张坤，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：