【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种仿生自润滑策略，具体涉及基于该策略同时实现的高输出性能和高稳定的交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机。
技术介绍
1、全球能源危机和环境恶化引发了人们对生态友好型能源收集技术的广泛关注。摩擦纳米发电机(teng)因其能够将环境中的机械能转化为电能而在清洁能源领域引起了极大兴趣。近年来，由于teng具有低成本、轻量化、材料选择多样以及在低频率下高效率等优势，使其成为支支持物联网(iot)和人工智能(ai)可持续发展的理想选择。当前，不同类型的teng已经被开发出来。根据其工作机制和输出特性，主流teng可分为三类：传统的交流摩擦纳米发电机(ac-teng)、直流摩擦纳米发电机(dc-teng)以及最新的交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机(df-teng)。其中，df-teng结合了传统ac-和dc-teng的优势，它通过协同利用摩擦起电、静电感应和静电击穿三种效应产生ac/dc可切换输出，具有工作模式灵活、结构简单、选材多样以及高输出性能等优势。
2、提高teng的输出性能和耐久性对于推进其实际应用至关重要。对于传统ac-和dc-teng，已经有各种方案来解决这些问题。为了提高输出性能，大多数策略主要集中于增加转移电荷量，例如电荷激励、接触改善和环境控制等手段；为了提高器件运行稳定性，许多工作主要致力于减少材料磨损、优化接触模式、或采用界面液体润滑等方案。然而，df-teng作为一种新兴的能量转换器件，其工作原理与传统ac-或dc-teng具有显著差异，以上这些方法对于df-teng并不适用。因此，
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，不仅提高摩擦层之间的静电放电阈值，最大程度增加电荷积累，从而促进通过静电放电进行高效能量释放以提升功率输出，而且还能显著降低材料磨损，以同时实现df-teng的高输出和高稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：由滑块和定子组成，所述滑块包括介电材料制成的基底，在基底上固定多孔介电材料制成的摩擦层，在摩擦层中注入介电润滑剂(不导电、具有润滑功能的润滑剂)，在滑块的两侧对称贴有电极；所述定子部分也包括介电材料制成的基底，该基底的表面覆盖一层跟多孔介电材料电性相反的介电薄膜，所述滑块能在定子上滑动，摩擦层与介电薄膜接触。
3、上述方案中：所述基底为亚克力板、陶瓷板、丙烯酸基板或不导电玻璃板。
4、上述方案中：所述介电润滑剂为角鲨烷、硅油、聚α烯烃、石蜡油或变压器油。为不导电具有润滑功能的润滑油。
5、上述方案中：所述硅油的粘度为0.65 -50cst。
6、上述方案中：所述聚α烯烃的粘度为19.6cst。
7、上述方案中：多孔介电材料为多孔电正性摩擦材料，所述介电薄膜为具有电负性的摩擦薄膜。
8、上述方案中：所述多孔介电材料为多孔聚氨酯、热塑性多孔聚氨酯以及多孔尼龙中的一种，所述介电薄膜为fep薄膜、ptfe薄膜、kapton薄膜、etfe薄膜、pet薄膜中的一种。
9、上述方案中：所述介电薄膜的厚度大于1微米。
10、上述方案中：所述电极为铜电极。
11、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用浸有低粘度绝缘介电润滑剂的多孔介电材料作为摩擦层；在其受到外部机械刺激时，可以“分泌”预存的介电润滑剂，以填充部分摩擦层之间的微小间隙，从而实现自润滑效应。该效应不仅提高了摩擦层之间的静电放电阈值，以最大程度增加电荷积累，从而促进通过静电放电进行高效能量释放，提升功率输出，而且还能显著降低材料磨损，实现高耐久性。基于该自润滑策略实现的仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机(bs-teng)能实现高达4.6w/m2的平均功率密度；甚至在连续运行超过60,000个周期后，仍能保持其初始输出的99％；此外，这种方式自润滑策略的结构和实现过程非常简单，既能达到界面润滑效果，也具有润滑剂存储易于封装的优点。本专利技术为实现高性能和高稳定性df-teng提供了一种简单、有效的策略，为推进其大规模应用铺平了道路。
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1.一种仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：由滑块和定子组成，所述滑块包括介电材料制成的基底，在基底上固定多孔介电材料制成的摩擦层，在摩擦层中注入介电润滑剂，在滑块的两侧对称贴有电极；所述定子部分也包括介电材料制成的基底，该基底的表面覆盖一层跟多孔介电材料电性相反的介电薄膜，所述滑块能在定子上滑动，摩擦层与介电薄膜接触。
2.根据权利要求1所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述基底为亚克力板、陶瓷板、丙烯酸基板或不导电玻璃板。
3.根据权利要求1或2所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述介电润滑剂为角鲨烷、硅油、聚α烯烃、石蜡油或变压器油。
4.根据权利要求3所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述硅油的粘度为0.65-50cSt。
5.根据权利要求3所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述聚α烯烃的粘度为0.65cSt。
6.根据权利要求3所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳
7.根据权利要求6所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述多孔介电材料为多孔聚氨酯、热塑性多孔聚氨酯以及多孔尼龙中的一种，所述介电薄膜为FEP薄膜、PTFE薄膜、Kapton薄膜、ETFE薄膜、PET薄膜中的一种。
8.根据权利要求7所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述介电薄膜的厚度大于1微米。
9.根据权利要求7所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述电极为铜电极。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：由滑块和定子组成，所述滑块包括介电材料制成的基底，在基底上固定多孔介电材料制成的摩擦层，在摩擦层中注入介电润滑剂，在滑块的两侧对称贴有电极；所述定子部分也包括介电材料制成的基底，该基底的表面覆盖一层跟多孔介电材料电性相反的介电薄膜，所述滑块能在定子上滑动，摩擦层与介电薄膜接触。
2.根据权利要求1所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述基底为亚克力板、陶瓷板、丙烯酸基板或不导电玻璃板。
3.根据权利要求1或2所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述介电润滑剂为角鲨烷、硅油、聚α烯烃、石蜡油或变压器油。
4.根据权利要求3所述仿生自润滑交流/直流可切换双功能摩擦纳米发电机，其特征在于：所述硅油的粘度为0.65-50cst。
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