，所述兩個(gè)導(dǎo)電層由可導(dǎo)電的金屬材料制成，采用的金屬材料包括銅或招中的一者或者兩者的任意比例合金。
[0023]優(yōu)選地，所述兩個(gè)導(dǎo)電層的面積相同，并通過(guò)導(dǎo)線輸出產(chǎn)生的靜電荷形成電流。
[0024]本實(shí)施方式中，所述摩擦材料由具有相反電負(fù)性的薄膜材料組成，第一摩擦層為金屬電極板Cu、Al以及尼龍等，優(yōu)選為Cu。所述多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦層形狀、材質(zhì)和尺寸可變，如形狀可以為平面方形、長(zhǎng)方形等。以平面方形為例，摩擦導(dǎo)電層的尺寸可大可小，摩擦導(dǎo)電層的數(shù)量也可以隨意增減。
[0025]本實(shí)施方式所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理為:首先在任何頻率條件下的往復(fù)性外力作用下，相對(duì)的第一摩擦層和第二摩擦層能同時(shí)相互接觸和分離，摩擦層上產(chǎn)生大量摩擦靜電荷(負(fù)電荷)，電極板上產(chǎn)生等量的相反電荷。
[0026]如圖2所示，上下兩個(gè)電極板直接用導(dǎo)線連接時(shí)，即短路條件下，當(dāng)帶電摩擦層接觸或分離時(shí)，電荷發(fā)生流動(dòng)，形成電流。當(dāng)兩個(gè)金屬電極未連接時(shí)，圖3所示，即開(kāi)路條件下，兩個(gè)摩擦層的電極板在一定時(shí)刻電勢(shì)不同，形成電壓。當(dāng)兩個(gè)電極間連接一負(fù)載時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致正電荷在兩個(gè)電極間通過(guò)負(fù)載不斷往復(fù)流動(dòng)，從而對(duì)負(fù)載供電。
[0027]下面給出制造本實(shí)施方式所述的聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的一個(gè)優(yōu)選方案，但該多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的制造并不限制于此。
[0028]該優(yōu)選方案中:選擇亞克力板制作襯底，襯底尺寸為60mmX60mmX4mm;選擇面積相同的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層材質(zhì)為Cu，尺寸為50mm X 50mm，厚度為50μηι?1mm，優(yōu)選0.1mm;第一摩擦單元的摩擦層為Cu電極，第二摩擦單元的摩擦層為聚四氟乙烯薄膜，摩擦層尺寸同導(dǎo)電層尺寸一致，覆蓋程度為100%。
[0029]根據(jù)上述對(duì)多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)工作原理的說(shuō)明，按上述優(yōu)選方案制造的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦單元數(shù)為3個(gè)，兩個(gè)第一摩擦單元的摩擦層處于基底的同一面;一個(gè)第二摩擦單元的摩擦層處于基底的上下兩面。選擇頻率為I?2Hz，振幅為25mm的往復(fù)振動(dòng)作用于本摩擦發(fā)電機(jī)，則如圖4和5所示的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的最大短路電流與開(kāi)路電壓分別為+ 102mA?-18mA和+ 834V，電流密度達(dá)到12mA/m2，功率密度為6.2W/V。該多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)工作時(shí)可同時(shí)驅(qū)動(dòng)400個(gè)LED燈發(fā)光。利用該多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)作為電化學(xué)氧化對(duì)位取代的三苯胺自由基陽(yáng)離子的電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)體系迅速出現(xiàn)藍(lán)色的自由基陽(yáng)離子，首次實(shí)現(xiàn)了利用摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)電對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行電化學(xué)氧化，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中有機(jī)污染物尤其是有害自由基的自驅(qū)動(dòng)治理。
[0030]因此，可知本發(fā)明的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、經(jīng)久耐用、輸出電壓高、輸出電流大和輸出性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)這種獨(dú)特的聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)使我們可以方便地改變所述摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦層數(shù)量，調(diào)整輸出性能。本發(fā)明所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)的兩種摩擦單元總是同時(shí)相向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高了運(yùn)動(dòng)速率。另外本發(fā)明所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)對(duì)振動(dòng)頻率的要求不高，可以將自然界中低頻震動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化成電能。
[0031]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于包括至少一個(gè)第一摩擦單元、至少一個(gè)第二摩擦單元和用于連接第一摩擦單元、第二摩擦單元的連接件;所述第一摩擦單元包括基底、覆蓋在基底上的導(dǎo)電層和覆蓋在導(dǎo)電層上的第一摩擦層，所述第二摩擦單元包括基底、覆蓋在基底上的導(dǎo)電層和覆蓋在導(dǎo)電層上的第二摩擦層，所述連接件通過(guò)設(shè)置于基底兩端的轉(zhuǎn)軸將所有摩擦單元均勻且相對(duì)地連接在一起，連接件圍繞轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)性外力作用下，相對(duì)的第一摩擦層和第二摩擦層通過(guò)連接件和轉(zhuǎn)軸的作用同時(shí)作相向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)該第一摩擦層和第二摩擦層的同步分離和接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述第一摩擦層為金屬薄膜或束縛電子能力較弱的聚合物薄膜，所述第二摩擦層為束縛電子能力較強(qiáng)的聚合物薄膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:多個(gè)第一摩擦單元的導(dǎo)電層以并聯(lián)方式連接，多個(gè)第二摩擦單元的導(dǎo)電層以并聯(lián)方式連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述導(dǎo)電層材料包括銅、鋁、金、銀及其合金或金屬氧化物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述第一摩擦層由尼龍、玻璃或金屬導(dǎo)電層構(gòu)成，該第一摩擦層的厚度介于10?I ΙΟμπι之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述第二摩擦層由聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物薄膜構(gòu)成，聚合物薄膜在填充到導(dǎo)電層后進(jìn)行電子注入預(yù)處理，該第二摩擦層的厚度介于10?I ΙΟμπι之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述第一摩擦層和第二摩擦層的面積相等，第一摩擦層和第二摩擦層在對(duì)應(yīng)導(dǎo)電層上的填充度均為100%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述導(dǎo)電層的尺寸范圍為長(zhǎng)度30?300mm，寬度30?300mm，厚度I Oym?1mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述連接件為旋轉(zhuǎn)連接件，連接件材質(zhì)為硬質(zhì)薄板、塑料板或亞克力板，所述連接件上等距分布三個(gè)圓孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多層聯(lián)動(dòng)折疊式摩擦發(fā)電機(jī)，包括至少一個(gè)第一摩擦單元、至少一個(gè)第二摩擦單元和用于連接第一摩擦單元、第二摩擦單元的連接件，第一摩擦單元包括基底、覆蓋在基底上的導(dǎo)電層和覆蓋在導(dǎo)電層上的第一摩擦層，第二摩擦單元包括基底、覆蓋在基底上的導(dǎo)電層和覆蓋在導(dǎo)電層上的第二摩擦層，連接件通過(guò)設(shè)置于基底兩端的轉(zhuǎn)軸將所有摩擦單元均勻且相對(duì)地連接在一起，在往復(fù)性外力作用下，相對(duì)的第一摩擦層和第二摩擦層通過(guò)連接件和轉(zhuǎn)軸的作用同時(shí)作相向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同步分離或接觸。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、持久耐用、輸出電壓高和電流大等優(yōu)點(diǎn)，可用于收集任何往復(fù)運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)場(chǎng)合的動(dòng)能，以產(chǎn)生電能。
【IPC分類】H02N1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105490579
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510976055
【發(fā)明人】高書(shū)燕, 鄭昕, 魏獻(xiàn)軍, 蘇景振, 王中林
【申請(qǐng)人】河南師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日