氣流驅(qū)動式摩擦發(fā)電機的制作方法
【專利說明】氣流驅(qū)動式摩擦發(fā)電機
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及摩擦發(fā)電機領(lǐng)域，尤其是涉及一種氣體驅(qū)動的摩擦發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0003]摩擦起電和靜電感應(yīng)現(xiàn)象是自然界最常見的現(xiàn)象，但是由于摩擦電和靜電很難被收集和利用，所以常常容易被人們忽略。如果能夠利用一種方法來收集摩擦產(chǎn)生的電能，必定會給人們的日常生活產(chǎn)生深遠的影響。2012年，美國佐治亞理工學(xué)院的王中林教授利用成功發(fā)明了摩擦發(fā)電機，其主要由高分子聚合物層和電極層按照一定的順序?qū)盈B構(gòu)成，通過高分子聚合物和電極層的摩擦，或者高分子聚合物和高分子聚合物的摩擦，利用摩擦起電和靜電感應(yīng)效應(yīng)的耦合，從而將機械能轉(zhuǎn)換為電能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺點有兩個:一方面，通常是在高分子聚合物和電極層之間，或者高分子聚合物和高分子聚合物之間設(shè)置墊片或者彈性連接件，通過施加外力使其接觸和分離的方式來發(fā)電，發(fā)電方式單一，嚴重制約了摩擦發(fā)電機的實際應(yīng)用范圍，限制了其更加廣泛的應(yīng)用。另一方面，平面結(jié)構(gòu)占據(jù)的面積大，使空間體積利用不夠充分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電方式單一的問題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)保又方便，卷曲結(jié)構(gòu)使得發(fā)電機占據(jù)的面積小，空間體積利用充分，方便攜帶的氣體驅(qū)動的摩擦發(fā)電機。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種氣流驅(qū)動摩擦發(fā)電機，包括:該摩擦發(fā)電機包括進氣通道、第一絕緣層、導(dǎo)電摩擦層、第二絕緣層、彈性部件和地電極；
其中，所述第一絕緣層、導(dǎo)電摩擦層、第二絕緣層和彈性部件依次層疊設(shè)置；所述第一絕緣層與第二絕緣層的三個邊緣密封到一起構(gòu)成一端開口的絕緣袋，所述進氣通道的一端與所述絕緣袋的開口連接，所述導(dǎo)電摩擦層鍍在所述第一絕緣層與所述第二絕緣層相互接觸的所述第一絕緣層或所述第二絕緣層的表面上，所述第一絕緣層或所述第二絕緣層的外表面上設(shè)置所述彈性部件，所述進氣通道設(shè)置由所述第一絕緣層與第二絕緣層組成的絕緣袋的開口處，所述地電極設(shè)置在所述絕緣袋的開口處與所述導(dǎo)電摩擦層連接。
[0007]進一步，該摩擦發(fā)電機還包括微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)通過化學(xué)刻蝕，等離子刻蝕，或者模板法設(shè)置在所述第一絕緣層與所述第二絕緣層相互接觸的沒有設(shè)置導(dǎo)電摩擦層的所述第一絕緣層或所述第二絕緣層的表面上。
[0008]進一步，所述微結(jié)構(gòu)包括微納柱狀結(jié)構(gòu)、納米棒、納米線、納米顆粒、納米管和/或納米花中的至少一者。
[0009]進一步，所述進氣通道為兩端開口中空的硬質(zhì)管。
[0010]進一步，所述導(dǎo)電摩擦層由對電子束縛能力較弱的材料制成。
[0011]進一步，所述第一絕緣層和第二絕緣層由對電子束縛能力較強的材料制成。
[0012]進一步，所述電子束縛能力較弱的材料包括聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、聚乙烯丙烯共聚物、聚乙烯丁二烯共聚物、聚甲基、甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、甲醛苯酚、丁二烯丙烯共聚物、聚丙烯腈、丙烯腈氯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯丁二烯、聚雙苯酚碳酸酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。
[0013]進一步，所述對電子束縛能力較強的材料包括導(dǎo)電膠、銦錫氧化物、銀納米線膜、金屬或合金，其中，所述金屬包括銀、金、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、鐵、錳、錫、鉬、鎢或釩；所述合金包括銷合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、猛合金、镲合金、鉛合金、錫合金、錦合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鉬合金、銀合金或鉭合金。
[0014]進一步，所述彈性部件為具有卷曲能力的金屬片或鋼絲。
[0015]進一步，所述第一絕緣層和第二絕緣層的厚度均為10 μπι-50 μπι，所述導(dǎo)電摩擦層的厚度為0.1 μ??-50 μ m，所述彈性部件的厚度為50 μ m-200 μπι時最佳。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過氣流驅(qū)動和彈性元件的回復(fù)力的作用，從而能夠利用存在著摩擦電極序差異的第二絕緣層與摩擦導(dǎo)電層之間的接觸和分離來產(chǎn)生周期性的電勢差以進行發(fā)電，既環(huán)保又方便；另一方面，卷曲結(jié)構(gòu)使得發(fā)電機占據(jù)的面積小，空間體積利用充分，方便攜帶。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明氣流驅(qū)動式摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的第二絕緣層的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為充分了解本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及特征，借由下述具體的實施方式，對本發(fā)明做詳細說明，但本發(fā)明并不僅僅限于此。
[0020]如圖1所示，在本實施例中，所述氣流驅(qū)動式摩擦發(fā)電機包括:第一絕緣層2、鍍在第一絕緣層上表面的導(dǎo)電摩擦層3、與第一絕緣層的三個邊緣密封到一起的第二絕緣層、置于第二絕緣層4的上表面能讓其卷起的彈性部件5和進氣通道I。
[0021 ] 在本發(fā)明-實施例中，所述進氣通道I為兩端開口中空的硬質(zhì)管，進一步為聚氯乙烯管。
[0022]雖然在圖1中示出的摩擦導(dǎo)電層3位于第一絕緣層2的上表面，但是摩擦導(dǎo)電層3可以位于第二絕緣層2的下表面。
[0023]在本發(fā)明一實施例中，所述第一絕緣層2和第二絕緣層4由對電子束縛能力較強的材料制成，如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、聚乙烯丙烯共聚物、聚乙烯丁二烯共聚物、聚甲基、甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、甲醛苯酚、丁二烯丙烯共聚物、聚丙烯腈、丙烯腈氯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯丁二烯、聚雙苯酚碳酸酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。
[0024]在本發(fā)明一實施例中，所述導(dǎo)電摩擦層3由對電子束縛能力較弱的材料制成，如導(dǎo)電膠、銦錫氧化物、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是