一種摩擦納米發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種摩擦納米發(fā)電機，包括殼體和置于殼體空腔中可自由運動的芯體，所述芯體自內(nèi)向外依次包括：內(nèi)芯、附著在所述內(nèi)芯外表面的第一導(dǎo)電層以及與所述第一導(dǎo)電層的外表面接觸設(shè)置的第一摩擦層，所述第一摩擦層的外表面面向所述空腔；所述殼體自外向內(nèi)依次包括：外殼、附著在所述外殼內(nèi)表面的第二導(dǎo)電層以及與所述第二導(dǎo)電層的內(nèi)表面接觸設(shè)置的第二摩擦層，所述第二摩擦層的內(nèi)表面面向所述空腔。在外力作用下，芯體在所述空腔中運動，使所述第一摩擦層的外表面與第二摩擦層的內(nèi)表面接觸和分離，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層能夠向外電路輸出電信號。本發(fā)明提供的摩擦納米發(fā)電機是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用范圍廣泛的裝置。
【專利說明】一種摩擦納米發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，特別涉及一種摩擦納米發(fā)電機，該摩擦納米發(fā)電機能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能。
【背景技術(shù)】
[0002]在微電子和材料技術(shù)高速發(fā)展的今日，大量具有多種功能和高度集成化的新型微型電子器件不斷被開發(fā)出來，并在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域展現(xiàn)出前所未有的應(yīng)用前景。然而，和這些微型電子器件所匹配的電源系統(tǒng)的研究卻相對滯后，一般說來，這些微型電子器件的電源都是直接或者間接來自于電池。電池不僅體積較大、質(zhì)量較重，而且含有的有毒化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境和人體存在潛在的危害。因此，開發(fā)出能將運動、振動等自然存在的機械能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)具有極其重要的意義。
[0003]目前已經(jīng)開發(fā)出基于兩種不同摩擦性質(zhì)的材料之間的接觸和分離來發(fā)電的摩擦電納米發(fā)電機，可以將自然存在的機械能轉(zhuǎn)化為電能?，F(xiàn)有的摩擦電納米發(fā)電機通常由兩種不同摩擦性質(zhì)的材料構(gòu)成，兩種不同摩擦性質(zhì)的材料之間通過彈性的分離材料隔離，受到外力作用時，彈性的分離材料被壓縮使兩種不同摩擦性質(zhì)的材料表面互相接觸或摩擦而產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)發(fā)電。但是，這種摩擦電納米發(fā)電機中，兩種不同摩擦性質(zhì)的材料之間通過彈性的分離材料實現(xiàn)互相接觸和分離，不能實現(xiàn)自動分離和接觸，不僅發(fā)電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且接收外界機械能的范圍也受到結(jié)構(gòu)的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單的摩擦納米發(fā)電機，可以用來回收震動、沖擊、風(fēng)力或海潮等產(chǎn)生的機械能量，能夠?qū)⑹┘釉谀Σ良{米發(fā)電機上的機械能轉(zhuǎn)化為電能。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種摩擦納米發(fā)電機，包括殼體和芯體，其中，
[0006]所述芯體置于所述殼體的空腔中，所述芯體自內(nèi)向外依次包括:內(nèi)芯，附著在所述內(nèi)芯外表面的第一導(dǎo)電層，以及與所述第一導(dǎo)電層的外表面接觸設(shè)置的第一摩擦層，所述第一摩擦層的外表面面向所述空腔；
[0007]所述殼體自外向內(nèi)依次包括:外殼，附著在所述外殼內(nèi)表面的第二導(dǎo)電層，以及與所述第二導(dǎo)電層的內(nèi)表面接觸設(shè)置的第二摩擦層，所述第二摩擦層的內(nèi)表面面向所述空腔；
[0008]在外力作用下，芯體在所述空腔中運動，使所述第一摩擦層的外表面與第二摩擦層的內(nèi)表面接觸和分離，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層向外電路輸出電信號。
[0009]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面與第二摩擦層的內(nèi)表面的材料存在摩擦電極序差異。
[0010]優(yōu)選的，所述外殼為封閉結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的，所述第二摩擦層形成封閉結(jié)構(gòu)。[0012]優(yōu)選的，所述第一摩擦層形成封閉結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面為球面、橢球面或不規(guī)則球面。
[0014]優(yōu)選的，所述第二摩擦層的內(nèi)表面為球面、橢球面、不規(guī)則球面或柱面。
[0015]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面為封閉結(jié)構(gòu)球面，第二摩擦層的內(nèi)表面為封閉結(jié)構(gòu)球面。
[0016]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面圍成的結(jié)構(gòu)為柱體。
[0017]優(yōu)選的，所述柱體選自圓柱體、橢圓柱體或棱柱體。
[0018]優(yōu)選的，所述第二摩擦層的內(nèi)表面為球面、橢球面、不規(guī)則球面或柱面。
[0019]優(yōu)選的，所述第一摩擦層包括互相不連通的多個第一摩擦單元；和/或
[0020]所述第二摩擦層包括互相不連通的多個第二摩擦單元。
[0021]優(yōu)選的，所述外殼為對稱結(jié)構(gòu)的球殼或柱殼，所述第二摩擦層包括多個第二摩擦單元，并且多個所述第二摩擦單元在外殼的內(nèi)表面上均勻設(shè)置。
[0022]優(yōu)選的，所述第一摩擦層包括兩個第一摩擦單元，所述第一導(dǎo)電層包括兩個第一導(dǎo)電單元，所述內(nèi)芯為柱體，在所述柱體的上下表面分別設(shè)置第一導(dǎo)電單元，在兩個所述第一導(dǎo)電單元上分別接觸設(shè)置第一摩擦單元；
[0023]所述第二摩擦層包括兩個第二摩擦單元，所述第二導(dǎo)電層包括兩個第二導(dǎo)電單兀，所述外殼的內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)為柱體，在所述外殼內(nèi)表面的上下底面分別設(shè)置第二導(dǎo)電單元，在兩個所述第二導(dǎo)電單元上分別接觸設(shè)置第二摩擦單元；
[0024]兩個所述第一摩擦單元分別與兩個所述第二摩擦單元面對面設(shè)置，在所述外力作用下，所述內(nèi)芯在所述外殼中沿著外殼內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向運動。
[0025]優(yōu)選的，面對面設(shè)置的所述第一摩擦單元與第二摩擦單元的的表面互相平行或圖形互補。
[0026]優(yōu)選的，內(nèi)芯外側(cè)面的尺寸與外殼內(nèi)表面的尺寸相匹配。
[0027]優(yōu)選的，所述內(nèi)芯為圓柱體、橢圓柱體或棱柱體；所述外殼的內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)為圓柱體、橢圓柱體、棱柱體結(jié)構(gòu)。
[0028]優(yōu)選的，所述內(nèi)芯的高度小于兩個第二摩擦單元之間距離的10%。
[0029]優(yōu)選的，所述殼體中還包括若干個彈性部件，所述第二導(dǎo)電單元通過所述彈性部件設(shè)置在所述外殼的內(nèi)表面。
[0030]優(yōu)選的，所述芯體與殼體之間包括多個彈性部件，其中，所述內(nèi)芯的上表面與所述外殼內(nèi)表面的上底面之間包括至少一個彈性部件；所述內(nèi)芯下表面與外殼內(nèi)表面的下底面之間包括至少一個彈性部件。
[0031]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層的內(nèi)表面分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)，或者納米材料的點綴或涂層。
[0032]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面材料和/或所述第二摩擦層的內(nèi)表面材料為絕緣材料或半導(dǎo)體材料。
[0033]優(yōu)選的，所述絕緣材料選自苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-CO-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2，6-二甲基聚亞苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯；
[0034]所述半導(dǎo)體材料選自硅、鍺、第III和第V族化合物、第II和第VI族化合物、由II1- V族化合物和I1-VI族化合物組成的固溶體、非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體和有機半導(dǎo)體。
[0035]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層的內(nèi)表面經(jīng)過化學(xué)改性，使得在極性為正的材料表面引入容易得到電子的官能團和/或在極性為負的材料表面引入容易失去電子的官能團。
[0036]優(yōu)選的，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層的內(nèi)表面經(jīng)過化學(xué)改性，使得在極性為負的材料表面引入負電荷和/或在極性為正的材料表面引入正電荷。
[0037]優(yōu)選的，用導(dǎo)電材料替換絕緣材料或半導(dǎo)體材料制備所述第一摩擦層或第二摩擦層。
[0038]優(yōu)選的，構(gòu)成所述第一摩擦層或第二摩擦層的所述導(dǎo)電材料選自金屬、導(dǎo)電氧化物和導(dǎo)電高分子。
[0039]優(yōu)選的，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為薄膜或薄片。
[0040]優(yōu)選的，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為柔性材料。
[0041]優(yōu)選的，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為硬性材料。
[0042]優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)電層和/或第二導(dǎo)電層為薄膜或薄片。
[0043]優(yōu)選的，所述外殼為柔性或硬性材料。
[0044]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機具有下列優(yōu)點:
[0045]1、本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用范圍廣:芯體和殼體采用核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且芯體直接置于殼體中，互相之間不需要特意設(shè)置彈性連接件或隔離材料，在受到外力作用時，芯體與殼體自動接觸和分離，即芯體最外層的第一摩擦層與殼體最內(nèi)層的第二摩擦層發(fā)生接觸和分離，并發(fā)生表面電荷轉(zhuǎn)移，能夠在與兩個摩擦層接觸設(shè)置的導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電信號輸出，實現(xiàn)將外力的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪康?。突破了現(xiàn)有摩擦電發(fā)電機中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、高的成本、大的體積、低的穩(wěn)定性和低的轉(zhuǎn)化效率。極大的簡化了結(jié)構(gòu)和制備工藝，降低了生產(chǎn)成本，非常有利于在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用。特別可以應(yīng)用在震動、沖擊等產(chǎn)生的沖擊力機械能的收集。
[0046]2、本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機，當外殼為封閉結(jié)構(gòu)時，可以隔絕液體、氣體等，使摩擦納米發(fā)電機的發(fā)電過程不受周圍環(huán)境的影響，因此可以應(yīng)用于風(fēng)力、水流等環(huán)境下的長
期穩(wěn)定工作。
[0047]3、本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機中，第一摩擦層采用多個摩擦單元的設(shè)計，可以根據(jù)芯體與第二摩擦單元的接觸產(chǎn)生的電信號來確定施加在發(fā)電機上外力的方向。因此，摩擦納米發(fā)電機可以是一個無需電源供電的慣量和機械傳感裝置，能夠應(yīng)用在飛行器的自動控制、微機械和定位系統(tǒng)中。
[0048]4、本發(fā)明的摩擦納米發(fā)動機中，柱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)芯在殼體中只能沿著一維方向運動的設(shè)計，能夠?qū)⑼鶑?fù)振動、翻轉(zhuǎn)等能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。特別是首次利用重物(內(nèi)芯)在殼體中的上下移動，通過和摩擦電發(fā)電機相結(jié)合，實現(xiàn)將重力能有效地轉(zhuǎn)化成電能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0050]圖1為根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機實施例一的典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖2a為實施例一的具體發(fā)電機的實物照片；
[0052]圖2b為實施例一中的摩擦納米發(fā)電機在受到周期性外力作用時所測試到的開路電壓和短路電流隨時間的變化；
[0053]圖3為根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的發(fā)電過程示意圖；
[0054]圖4為根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的實施例二的典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖5為實施例二中摩擦納米發(fā)電機的優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖6為根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖7為實施例三中的摩擦納米發(fā)電機的發(fā)電過程示意圖；
[0058]圖8為實施例三中的具體摩擦納米發(fā)電機的實物圖片；
[0059]圖9和圖10為實施例三中包括彈性部件的摩擦納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0060]圖11為包括彈性部件的摩擦納米發(fā)電機在轉(zhuǎn)動裝置上應(yīng)用的示意圖。
【具體實施方式】
[0061]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0062]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護范圍。
[0063]本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單的摩擦納米發(fā)電機，其能夠?qū)⑦\動、振動、風(fēng)力、潮汐和水流等自然存在的機械能轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的技術(shù)方案是:采用殼體包圍芯體的結(jié)構(gòu)，受到外力作用時，殼體最內(nèi)層的第二摩擦層與芯體最外層的第一摩擦層互相接觸和分離，第一摩擦層與第二摩擦層之間產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機利用了在摩擦電極序中的極性存在差異的第一摩擦層和第二摩擦層接觸時產(chǎn)生表面電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，能夠高效的將各個方向的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0064]本發(fā)明中所述的“摩擦電極序”，是指根據(jù)材料對電荷的吸引程度將其進行的排序，兩種材料在相互接觸摩擦的瞬間，在摩擦面上負電荷從摩擦電極序中極性較正的材料表面轉(zhuǎn)移至摩擦電極序中極性較負的材料表面。迄今為止，還沒有一種統(tǒng)一的理論能夠完整的解釋電荷轉(zhuǎn)移的機制，一般認為，這種電荷轉(zhuǎn)移和材料的表面功函數(shù)相關(guān)，通過電子或者離子在摩擦面上的轉(zhuǎn)移而實現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。需要說明的是，摩擦電極序只是一種基于經(jīng)驗的統(tǒng)計結(jié)果，即兩種材料在該序列中相差越遠，接觸后所產(chǎn)生電荷的正負性和該序列相符合的幾率就越大，而且實際的結(jié)果受到多種因素的影響，比如材料表面粗糙度、環(huán)境濕度和是否有相對摩擦等。
[0065]本發(fā)明中所述的“接觸電荷”，是指在兩種摩擦電極序極性存在差異的材料在接觸摩擦并分離后其表面所帶有的電荷，一般認為，該電荷只分布在材料的表面，分布最大深度不過約為10納米。需要說明的是，接觸電荷的符號是凈電荷的符號，即在帶有正接觸電荷的材料表面的局部地區(qū)可能存在負電荷的聚集區(qū)域，但整個表面凈電荷的符號為正。
[0066]為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖詳細介紹本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0067]實施例一:
[0068]參見圖1，本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的一種典型基本結(jié)構(gòu)包括殼體和芯體，其中，所述芯體自內(nèi)向外依次包括:內(nèi)芯1、附著在內(nèi)芯I外表面的第一導(dǎo)電層2以及與第一導(dǎo)電層2的外表面接觸設(shè)置的第一摩擦層3，第一摩擦層3的外表面面向殼體的空腔7 ;所述殼體自外向內(nèi)依次包括:外殼4、附著在外殼4內(nèi)表面的第二導(dǎo)電層5以及與第二導(dǎo)電層5的內(nèi)表面接觸設(shè)置的第二摩擦層6，第二摩擦層6的內(nèi)表面面向空腔7。該摩擦納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)中還包括與摩擦納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)必然相關(guān)的電極弓丨出線，用于將第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5的信號引出到摩擦納米發(fā)電機的外部。其中，第一摩擦層3和第二摩擦層6均為連續(xù)結(jié)構(gòu)，即第一摩擦層3為一個整體，第二摩擦層6為一個整體。
[0069]需要說明的是，根據(jù)該摩擦納米發(fā)電機的具體結(jié)構(gòu)，第一導(dǎo)電層2的電極引出線(導(dǎo)線)的長度要適當，不應(yīng)該限制芯體在殼體中的自由運動。
[0070]由于芯體直接置于殼體中，互相之間不需要連接件進行連接，在外力作用下，芯體在殼體中運動，使第一摩擦層3的外表面與第二摩擦層6的內(nèi)表面接觸和分離，第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5向外電路輸出電信號。
[0071]本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機中，外殼可以為封閉結(jié)構(gòu)的球殼、柱殼等，也可以為非封閉結(jié)構(gòu)的柱形筒狀、部分球殼等。優(yōu)選外殼為封閉結(jié)構(gòu)，例如可以為球殼、橢球殼或柱殼等封閉的殼狀結(jié)構(gòu)，參見圖1，封閉結(jié)構(gòu)的外殼4將第二導(dǎo)電層5、第二摩擦層6、芯體都封閉在外殼內(nèi)。采用封閉結(jié)構(gòu)外殼的摩擦納米發(fā)電機可以隔絕液體、氣體，從而可以在液體、氣體等環(huán)境中使用根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機，而發(fā)電過程不受外部環(huán)境的影響。需要將第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5分別通過導(dǎo)線從外殼4內(nèi)引出發(fā)電機，用于為發(fā)電機連接負載或測試設(shè)備。外殼的材料可以為柔性材料也可以為硬性材料，外殼的材料優(yōu)選為抗酸堿性的材料，例如柔性有機物絕緣材料。
[0072]本實施例所述的殼體的空腔7，具體為殼體的內(nèi)表面圍成的空間，更具體的可以為第二摩擦層6的內(nèi)表面和外殼的部分內(nèi)表面圍成的空間，或者為第二摩擦層6的內(nèi)表面圍成的空間。對于封閉結(jié)構(gòu)的外殼，如果第二摩擦層6也為封閉結(jié)構(gòu)，例如圖1中第二摩擦層6也為球殼狀，則第二摩擦層6的內(nèi)表面圍成的空間為空腔7 ;如果第二摩擦層6為非封閉結(jié)構(gòu)，由于第二導(dǎo)電層5與第二摩擦層6對應(yīng)設(shè)置，外殼4的部分內(nèi)表面未被第二摩擦層6覆蓋，因此，第二摩擦層6的內(nèi)表面和外殼4的部分內(nèi)表面圍成的空間為空腔7?？涨豢梢詾榘ㄩ_口的空腔，也可以為密閉的空腔。本實施例中優(yōu)選第二摩擦層6為封閉結(jié)構(gòu)，當芯體在殼體中運動時，可以增加第二摩擦層6與第一摩擦層3接觸的幾率。封閉結(jié)構(gòu)的第二摩擦層6的內(nèi)表面可以為球面、橢球面或不規(guī)則球面。[0073]相應(yīng)的，本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的芯體最外層的第一摩擦層3可以為封閉結(jié)構(gòu)，也可以為非封閉結(jié)構(gòu)。本實施例中，第一摩擦層3優(yōu)選為封閉結(jié)構(gòu)，當芯體在殼體中運動時，可以增加第一摩擦層3與第二摩擦層6接觸的幾率。封閉結(jié)構(gòu)的第一摩擦層3的外表面圍成的結(jié)構(gòu)可以為球形、柱形、橢球形等結(jié)構(gòu)。封閉結(jié)構(gòu)的第一摩擦層3的外表面為球面、橢球面或不規(guī)則球面。
[0074]封閉結(jié)構(gòu)的第一摩擦層3的外表面圍成的結(jié)構(gòu)也可以為柱體，可以為圓柱體、橢圓柱體或棱柱體。優(yōu)選的，封閉結(jié)構(gòu)的第二摩擦層6的內(nèi)表面也可以為球面、橢球面、不規(guī)則球面或柱面。
[0075]本實施例中，優(yōu)選為第一摩擦層3、第二摩擦層6和外殼都為封閉結(jié)構(gòu)，第二摩擦層6的內(nèi)表面圍成的空間為無開口的空腔，當摩擦納米發(fā)電機受到外力作用，芯體在殼體中運動時，使第一摩擦層3與第二摩擦層6發(fā)生接觸和分離，由于第一摩擦層3外表面的材料與第二摩擦層6內(nèi)表面的材料之間存在摩擦電極序差異，在第一摩擦層3的外表面與第二摩擦層6的內(nèi)表面發(fā)生表面電荷轉(zhuǎn)移,通過第一導(dǎo)電層2與第二導(dǎo)電層5向外電路輸出電信號。
[0076]第一摩擦層3 (或第一摩擦層3的外表面)與第二摩擦層6 (或第二摩擦層6的內(nèi)表面)的材料可以選擇任意兩種具有摩擦電極序差異的材料，意味著二者在摩擦電極序中處于不同的位置，從而使得二者在發(fā)生接觸或摩擦的過程中能夠在表面產(chǎn)生接觸電荷。
[0077]常規(guī)的絕緣材料都具有摩擦電特性，均可以作為制備本發(fā)明第一摩擦層3和第二摩擦層6的材料，此處列舉一些常用的有機物絕緣材料并按照摩擦電極序由正極性到負極性排序:苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺(PA)、羊毛及其編織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯(滌綸)、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2，6-二甲基聚亞苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)。
[0078]相對于絕緣體，半導(dǎo)體和金屬均具有容易失去電子的摩擦電特性，在摩擦電極序的列表中常位于末尾處。因此，半導(dǎo)體和金屬也可以作為制備第一摩擦層3或第二摩擦層6的材料。常用的半導(dǎo)體包括:硅、鍺；第111和第V族化合物，例如砷化鎵、磷化鎵等；第11和第VI族化合物，例如硫化鎘、硫化鋅等；以及由II1- V族化合物和I1-VI族化合物組成的固溶體，例如鎵鋁砷、鎵砷磷等。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機半導(dǎo)體等。非導(dǎo)電性氧化物、半導(dǎo)體氧化物和復(fù)雜氧化物也具有摩擦電特性，能夠在摩擦過程形成表面電荷，因此也可以用來作為本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機中的第一摩擦層3和第二摩擦層6，例如錳、鉻、鐵、銅的氧化物，還包括氧化硅、氧化錳、氧化鉻、氧化鐵、氧化銅、氧化鋅、BiO2和Y2O3 ;常用的金屬包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒，以及由上述金屬形成的合金。當然，還可以使用其他具有導(dǎo)電特性的材料充當容易失去電子的摩擦層材料，例如銦錫氧化物IT0。[0079]可以采用導(dǎo)電材料替換絕緣材料或半導(dǎo)體材料制備第一摩擦層3或第二摩擦層
6。這樣，可以用第一摩擦層3或第二摩擦層6的材料代替第一導(dǎo)電層2或第二導(dǎo)電層5，進一步簡化根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電材料可以選自上述金屬、導(dǎo)電氧化物和導(dǎo)電聞分子材料。
[0080]限于篇幅的原因，并不能對所有可能的材料進行窮舉，此處僅列出幾種具體的材料供參考，但是顯然這些具體的材料并不能成為本發(fā)明保護范圍的限制性因素，因為在本發(fā)明的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)這些材料所具有的摩擦電特性很容易選擇其他類似的材料。
[0081]通過實驗發(fā)現(xiàn)，當?shù)谝荒Σ翆?和第二摩擦層6材料的得電子能力相差越大(即在摩擦電極序中的位置相差越遠)時，根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機輸出的電信號越強。所以，可以根據(jù)實際需要，選擇合適的材料來制備第一摩擦層3和第二摩擦層6，以獲得更好的輸出效果。
[0082]為了增加第一摩擦層3的外表面與第二摩擦層6的內(nèi)表面之間的接觸面積，從而增大接觸電荷量，還可以對第一摩擦層3的外表面和/或第二摩擦層6的內(nèi)表面進行物理改性，使其表面分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)陣列，或者納米材料的點綴或涂層。具體的改性方法包括光刻蝕、化學(xué)刻蝕和離子體刻蝕等。也可以通過納米材料的點綴或涂層的方式來實現(xiàn)該目的。所述微結(jié)構(gòu)可以選自納米線，納米管，納米顆粒，納米溝槽、微米溝槽，納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)等。
[0083]還可以對第一摩擦層3的外表面和/或第二摩擦層6的內(nèi)表面進行化學(xué)改性，能夠進一步提高電荷在接觸瞬間的轉(zhuǎn)移量，從而提高接觸電荷密度和發(fā)電機的輸出功率?；瘜W(xué)改性又分為如下兩種類型:
[0084]一種方法是對于相互接觸的第一摩擦層3和第二摩擦層6的材料，在極性為正的材料表面引入更易失電子的官能團(即強給電子團)，或者在極性為負的材料表面引入更易得電子的官能團(強吸電子團)，都能夠進一步提高電荷在相互滑動時的轉(zhuǎn)移量，從而提高摩擦電荷密度和發(fā)電機的輸出功率。強給電子團包括:氨基、羥基、烷氧基等；強吸電子團包括:酰基、羧基、硝基、磺酸基等。官能團的引入可以采用等離子體表面改性等常規(guī)方法。例如可以使氧氣和氮氣的混合氣在一定功率下產(chǎn)生等離子體，從而在摩擦單元的材料表面引入氨基。
[0085]另外一種方法是在極性為正的材料表面引入正電荷，而在極性為負的材料表面弓I入負電荷。具體可以通過化學(xué)鍵合的方式實現(xiàn)。例如，可以在PDMS表面利用水解-縮合(英文簡寫為sol-gel)的方法修飾上正硅酸乙酯(英文簡寫為TE0S)，而使其帶負電。也可以在金屬金薄膜層上利用金-硫的鍵結(jié)修飾上表面含十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的金納米粒子，由于十六烷基三甲基溴化銨為陽離子，故會使整個基板變成帶正電性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)摩擦層材料的得失電子性質(zhì)和表面化學(xué)鍵的種類，選擇合適的修飾材料與其鍵合，以達到本發(fā)明的目的，因此這樣的變形都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0086]本發(fā)明第一摩擦層3和第二摩擦層6可以采用硬質(zhì)材料也可以選擇柔性材料，因為材料的硬度并不影響二者之間的滑動摩擦效果，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行選擇。本實施例中優(yōu)選第一摩擦層3和第二摩擦層6至少有一個為柔性材料，可以增大第一摩擦層3和第二摩擦層6的接觸面積。[0087]第一摩擦層3和第二摩擦層6的厚度對本發(fā)明的實施沒有顯著影響，只是在設(shè)置的過程中需要綜合考慮摩擦層強度與發(fā)電效率等因素。本發(fā)明優(yōu)選第一摩擦層3和/或第二摩擦層6為薄膜或薄片，厚度為50nm-2cm,優(yōu)選I μ m-50 μ m, 50 μ m-500 μ m,更優(yōu)選500 μ m-800mm,更優(yōu)選lmm-500mm，這些厚度對本發(fā)明中所有的技術(shù)方案都適用。
[0088]第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5的材料可以選自金屬、導(dǎo)電氧化物和導(dǎo)電高分子材料。金屬可以選自金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒，以及由上述金屬形成的合金。內(nèi)芯和外殼的材料選擇不特別要求，可以為柔性材料也可以為硬性材料。內(nèi)芯優(yōu)選為密度較大的陶瓷、金屬等材料。第一導(dǎo)電層2與內(nèi)芯，以及第二導(dǎo)電層5與外殼之間可以通過粘貼等方式進行結(jié)合，只要能夠使第一導(dǎo)電層2附著在內(nèi)芯的外表面(或者第二導(dǎo)電層5附著在外殼的內(nèi)表面)上即可。第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5優(yōu)選為薄膜材料,而第一摩擦層3與第一導(dǎo)電層2之間、第二摩擦層6與第二導(dǎo)電層5之間需要有良好的接觸，可以采用在第一摩擦層3上制備第一導(dǎo)電層2、在第二摩擦層6上制備第二導(dǎo)電層5的方法進行制備，例如采用蒸鍍、濺射等方法在摩擦層材料上制備導(dǎo)電層薄膜材料，能夠保證摩擦層材料與導(dǎo)電層材料的良好接觸。根據(jù)摩擦層材料和導(dǎo)電層材料的不同，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇合適的方法進行制備。
[0089]一個具體實施例為:第一摩擦層3采用厚度為25微米的PA膜，在PA膜的一個表面上蒸鍍厚度為250納米的Cu膜(為第一導(dǎo)電層2)，在第一導(dǎo)電層2的Cu膜表面用銀漿連接導(dǎo)線后，將PA膜制備有Cu膜的表面附著在直徑為50毫米的小球外表面上形成芯體，芯體的最外層為PA膜，將該芯體置于一個尺寸較大的玻璃球殼內(nèi)，該球殼的內(nèi)表面為直徑大于I厘米的球面。第二摩擦層6采用厚度為25微米的PTFE膜，在PTFE膜的一個表面上蒸鍍厚度為250納米的Cu膜(為第二導(dǎo)電層5)，在第二導(dǎo)電層5的Cu膜表面用銀漿連接導(dǎo)線后，將制備有Cu膜的PTFE膜附著在前述玻璃球殼的內(nèi)表面形成殼體，將第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5的導(dǎo)線連出玻璃球殼后將玻璃球殼進行密封形成封閉結(jié)構(gòu)外殼。PTFE膜內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)形成封閉的空腔7，芯體位于該空腔7內(nèi)，PA膜的外表面面向空腔7。圖2a為本實施例的摩擦納米發(fā)電機的實物照片，該發(fā)電機受到外力作用，芯體和殼體不斷接觸和分離，通過與第一導(dǎo)電層2和第二導(dǎo)電層5連接的導(dǎo)線引出發(fā)電機的輸出信號，圖2b示出了摩擦納米發(fā)電機的開路電壓和短路電流隨時間變化的測試結(jié)果，從測量結(jié)果看出，該摩擦納米發(fā)電機的最大開路電壓約為120V，最大短路電流約為7μ A。
[0090]下面以圖2所示的摩擦納米發(fā)電機為例，詳細介紹根據(jù)本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的發(fā)電過程。參見圖3，外力作用在摩擦納米發(fā)電機上，使芯體在殼體中運動，帶動PA膜(第一摩擦層)31外表面與PTFE膜(第二摩擦層)61內(nèi)表面相互接觸或摩擦發(fā)生表面電荷轉(zhuǎn)移，由于PA膜31外表面和PTFE膜61內(nèi)表面的材料在摩擦電極序中的位置不同，形成一層表面接觸電荷(參見圖3a)。PA膜31外表面產(chǎn)生正電荷，而和PTFE膜61內(nèi)表面產(chǎn)生負電荷，兩種電荷的電量大小相同，因此在第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層51之間沒有電勢差，也就沒有電荷流動。當PA膜31外表面與PTFE膜61內(nèi)表面分離后，此時，由第一導(dǎo)電層21和PA膜31所構(gòu)成的整體具有凈剩正電荷，而第二導(dǎo)電層51和PTFE膜61所構(gòu)成的整體具有凈剩負電荷，因此在第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層51之間產(chǎn)生了電勢差。為平衡摩擦電荷導(dǎo)致的電勢差，電子通過外電路由第二導(dǎo)電層51流入第一導(dǎo)電層21，從而在外電路產(chǎn)生由第一導(dǎo)電層21到第二導(dǎo)電層51的瞬時電流(參見圖3b)，當?shù)谝粚?dǎo)電層21上的負電荷與PA膜外表面的正電荷達到平衡時，第二導(dǎo)電層51上的正電荷與PTFE膜內(nèi)表面的負電荷達到平衡時，在第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層51之間沒有電勢差,在外電路也就沒有電流產(chǎn)生(參見圖3c)。PA膜31的內(nèi)表面與PTFE膜的外表面再次靠近時，第二摩擦層61對第一導(dǎo)電層21負電荷的排斥增強，第一導(dǎo)電層21上的電子向第二導(dǎo)電層51流動(參見圖3d),形成一個反向電流信號(參見圖3d)。當PA膜31的外表面與PTFE膜61的內(nèi)表面再次發(fā)生接觸后，由摩擦電荷導(dǎo)致的電勢降低到最小，參見圖3a。由此可見，發(fā)電機的芯體在殼體空腔中的往復(fù)運動，會促使內(nèi)芯11帶動的第一摩擦層31和外殼41帶動的第二摩擦層61發(fā)生不斷接觸和分離，從而不斷地形成電信號輸出。本發(fā)明的發(fā)電機采用封閉結(jié)構(gòu)外殼，可以應(yīng)用在空氣、液體、氣體環(huán)境中以回收震動、水流、潮汐或風(fēng)產(chǎn)生的能量。
[0091]實施例二:
[0092]實施例一中，摩擦納米發(fā)電機的第一摩擦層3和第二摩擦層6均為連續(xù)結(jié)構(gòu)，本實施例與實施例一的區(qū)別僅在于，第一摩擦層和第二摩擦層中至少有一個為非連續(xù)結(jié)構(gòu)，即第一摩擦層包括互相不連通的多個第一摩擦單元，和/或第二摩擦層包括互相不連通的多個第二摩擦單元。發(fā)電機各部分的材料可以與實施例一中完全相同。
[0093]在本發(fā)明中，第一導(dǎo)電層為第一摩擦層的電極層，第二導(dǎo)電層為第二摩擦層的電極層，因此，在本實施例中，所述第一摩擦層包括互不連通的多個第一摩擦單元，相應(yīng)的，第一導(dǎo)電層也包括互不連通的多個第一導(dǎo)電單元，以保證多個第一摩擦單元之間互不連通。同樣，第二摩擦層包括互不連通的多個第二摩擦單元，相應(yīng)的，第二導(dǎo)電層也包括互不連通的多個第二導(dǎo)電單元。
[0094]本實施例中，以第一摩擦層包括2個摩擦單元、第二摩擦層包括2個摩擦單元為例，具體介紹本實施例中發(fā)電機的結(jié)構(gòu)。參見圖4，發(fā)電機包括殼體和置于殼體空腔中的芯體，其中，所述芯體自內(nèi)向外依次包括:內(nèi)芯12、附著在內(nèi)芯12外表面的第一導(dǎo)電層以及與第一導(dǎo)電層的外表面接觸設(shè)置的第一摩擦層，其中，第一導(dǎo)電層包括兩個互相不連通的第一導(dǎo)電單元221和222，相應(yīng)的，第一摩擦層包括多個互相不連通的第一摩擦單元321和322,每個第一摩擦單兀的外表面面向殼體的空腔72。所述殼體自外向內(nèi)依次包括:外殼42、附著在外殼42內(nèi)表面的第二導(dǎo)電層以及與第二導(dǎo)電層內(nèi)表面接觸設(shè)置的第二摩擦層，第二摩擦層的內(nèi)表面面向空腔7，其中，第二導(dǎo)電層包括兩個互相不連通的第二導(dǎo)電單元521和522，相應(yīng)的，第二摩擦層包括多個互相不連通的第二摩擦單元621和622 ;每個第二摩擦單元的外表面面向殼體的空腔72。發(fā)電機結(jié)構(gòu)中還包括與發(fā)電機結(jié)構(gòu)必然相關(guān)的導(dǎo)電單元引出線(圖4中未標出)，用于將多個第一導(dǎo)電單元和多個第二導(dǎo)電單元引出發(fā)電機后連接負載或測試設(shè)備。
[0095]多個第一摩擦單元的材料和形狀可以相同也可以不同，同樣，多個第二摩擦單元的材料和形狀可以相同也可以不同。
[0096]由于芯體直接置于殼體中，互相之間不需要連接件進行連接，在外力作用下，芯體在殼體中運動，使第一摩擦層單元的外表面與第二摩擦單元的內(nèi)表面接觸和分離，相應(yīng)的第一導(dǎo)電單元和第二導(dǎo)電單元向外電路輸出電信號。
[0097]本發(fā)明的發(fā)電機中，外殼可以為封閉結(jié)構(gòu)的球殼、柱殼等，也可以為非封閉結(jié)構(gòu)的柱形筒狀、部分球殼等，參見圖4。優(yōu)選外殼為封閉結(jié)構(gòu),例如可以為球殼、橢球殼或柱殼等封閉的殼狀結(jié)構(gòu)，封閉結(jié)構(gòu)的外殼將第二導(dǎo)電層、第二摩擦層、芯體都封閉在外殼內(nèi)。采用封閉結(jié)構(gòu)外殼的發(fā)電機可以使用在液體、氣體等環(huán)境中，發(fā)電過程不受環(huán)境的影響。
[0098]本實施例所述殼體的空腔72，具體為殼體的內(nèi)表面圍成的空間，對于第二摩擦層包括多個互相不連通的第二摩擦單元的情況，空腔為多個第二摩擦單元的內(nèi)表面和外殼的部分內(nèi)表面圍成的空間。對于封閉結(jié)構(gòu)的外殼，空腔為密閉結(jié)構(gòu)；對于非封閉結(jié)構(gòu)的外殼，空腔為包括開口的空腔。外殼可以為柔性也可以為硬性材料，只需要保證外殼的內(nèi)表面為絕緣材料即可，外殼的材料優(yōu)選為抗酸堿性的材料，例如柔性有機物絕緣材料。
[0099]本實施例中，優(yōu)選為第二摩擦層包括多個第二摩擦單元，更優(yōu)選為多個第二摩擦單兀均勻分布。本實施例中發(fā)電機的一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)可以參見圖5,外殼43為封閉的球殼、柱殼等對稱結(jié)構(gòu)，第二摩擦層53包括多個第二摩擦單元，并且多個所述第二摩擦單元在外殼的內(nèi)表面上均勻分布；相應(yīng)的，第二導(dǎo)電層63包括多個第二導(dǎo)電單元，并且每個第二導(dǎo)電單元位于一個第二摩擦單元與外殼之間，用于連接第二摩擦單元與外殼的內(nèi)表面，并且為第二摩擦單元充當電極。第一摩擦層33和第一導(dǎo)電層23可以為連續(xù)結(jié)構(gòu)也可以為封閉結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機，當芯體與第二摩擦單元發(fā)生碰撞時，與第二摩擦單元接觸設(shè)置的第二導(dǎo)電單元有電信號輸出，根據(jù)第二摩擦單元或第二導(dǎo)電單元在外殼內(nèi)表面的位置，可以定位發(fā)電機受到力的方向。
[0100]本實施例中的第一摩擦層和第二摩擦層可以采用與實施例一中相同的材料，在此不在復(fù)述。優(yōu)選的，第一摩擦層和第二摩擦層至少有一個為柔性材料，可以增大第一摩擦層和第二摩擦層的接觸面積。
[0101 ] 本實施例中，如果第一摩擦層為包括多個第一摩擦單元的情況，則要求內(nèi)芯的外表面為絕緣材料，可以采用陶瓷、有機物等絕緣材料的內(nèi)芯。如果第二摩擦層為包括多個第二摩擦單元的情況，則要求外殼的內(nèi)表面為絕緣材料，可以采用玻璃、絕緣橡膠等材料。這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)發(fā)電機的結(jié)構(gòu)容易想到的，可以根據(jù)具體應(yīng)用情況進行內(nèi)芯和外殼材料的選擇，在此不應(yīng)限定本發(fā)明的保護范圍。
[0102]實施例三:
[0103]實施例二中，芯體在殼體中的運動不受限制，可以在三維空間的任意方向運動。本實施例與實施例二的區(qū)別在于，芯體在殼體中只能在一維方向運動。發(fā)電機各部分的材料可以與實施例一或?qū)嵤├型耆嗤?br> [0104]參見圖6,發(fā)電機包括殼體和置于殼體空腔中的芯體,其中，芯體的內(nèi)芯14為柱體，內(nèi)芯14的上、下表面分別設(shè)置第一導(dǎo)電單兀241和242,在第一導(dǎo)電單兀241和242上分別接觸設(shè)置第一摩擦單元341和342 ;所述殼體的外殼44內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)也為柱體，在外殼44內(nèi)表面的上下底面分別設(shè)置第二導(dǎo)電單兀541和542,在第二導(dǎo)電單兀541和542上分別接觸設(shè)置第二摩擦單元641和642。兩個第一摩擦單元341和342分別與兩個第二摩擦單元641和642面對面設(shè)置。第二摩擦單元641和642的內(nèi)表面(即面向芯體的表面)與外殼44的部分內(nèi)表面(未被第二導(dǎo)電單兀覆蓋的內(nèi)表面)圍成的空間為殼體的空腔74。在這里，第一摩擦單元341或342面向第二摩擦單元的表面稱為第一摩擦單元的外表面，第二摩擦單元641或642面向第一摩擦單元的表面稱為第二摩擦單元的內(nèi)表面。芯體在空腔74中可以沿著外殼內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向(箭頭方向)進行一維運動。芯體向上運動可以使第一摩擦單元341的外表面與第二摩擦單元641的內(nèi)表面接觸，芯體向下運動可以使第二摩擦單元342的外表面與第二摩擦單元642的內(nèi)表面接觸。可以將該實施例中的發(fā)電機看作是兩個發(fā)電機單元NGl和NG2形成的發(fā)電機組，發(fā)電機單元NGl由第一導(dǎo)電單元241、第一摩擦單元341、第二導(dǎo)電單元541和第二摩擦單元641共同組成。另一個發(fā)電機單元NG2由第一導(dǎo)電單元242、第一摩擦單元342、第二導(dǎo)電單元542和第二摩擦單元642共同組成。
[0105]所述的第一摩擦單元的外表面、第二摩擦單元的內(nèi)表面的名稱只是為了與實施例一和實施例二中的名稱統(tǒng)一，以方便描述。
[0106]這樣結(jié)構(gòu)的發(fā)電機，在外力作用下使芯體在殼體中運動，使第一摩擦單元341的外表面與第二摩擦單元641的內(nèi)表面接觸，或者使第一摩擦單元342的外表面與第二摩擦單元642的內(nèi)表面接觸，能夠在第一發(fā)電機單元NGl和/或第二發(fā)電機單元NG2的導(dǎo)電單元向外電路輸出電信號。這里所述的外力可以是一種振動或者晃動的力，能夠使芯體在殼體內(nèi)沿著箭頭所示方向進行往復(fù)運動；也可以是將發(fā)電機進行快速的上下翻轉(zhuǎn)的外力，芯體在自身重力(主要是內(nèi)芯14的重力)作用下在殼體內(nèi)進行往復(fù)運動。
[0107]為了說明方便，將第二摩擦單元642所在的部位稱為殼體的底部，第二摩擦單元641所在的部位稱為殼體的頂部。
[0108]下面通過圖7詳細介紹本實施例的發(fā)電機的發(fā)電過程，第一發(fā)電機單元NGl的第一摩擦單元341與第二摩擦單元641的材料摩擦電極序不同，二者之間存在得電子能力的差異。同樣，第二發(fā)電機單元NG2的第一摩擦單元342與第二摩擦單元642的材料摩擦電極序不同，二者之間存在得電子能力的差異。以第一摩擦單元341 (342)的表面電子能力強而第二摩擦單元641 (642)的表面則更容易失去電子，通過外力上下翻轉(zhuǎn)發(fā)電機為例，具體進行說明。當芯體由于重力的作用在空腔74中運動至殼體的底部時，帶動第一摩擦單元342的外表面與第二摩擦單元642的內(nèi)表面接觸，使第一摩擦單元342表面帶有負電荷，而第二摩擦單元642表面則帶正電荷(參見圖7a)。當發(fā)電機在外力作用下上下翻轉(zhuǎn)后，由于重力作用，芯體向殼體的頂部移動，第一摩擦單元342與第二摩擦單元642分離。為了達到電荷的平衡，電子會從第一導(dǎo)電單兀242向第二導(dǎo)電單兀542移動(參見圖7 b),從而對外輸出電信號。當芯體到達殼體的頂部時，將帶動第一摩擦單元341的外表面與第二摩擦單元641的內(nèi)表面接觸,使第二摩擦單元641的表面帶正電,第一摩擦單元341的表面帶負電，而第一導(dǎo)電單元242和第一摩擦單元342組成的整體與第二導(dǎo)電單元542與第二摩擦單元642組成的整體之間的電荷達到平衡(參見圖7c)。當發(fā)電機再次翻轉(zhuǎn)，使芯體又向底部移動時，接觸的第一摩擦單元341和第二摩擦單元641分離。為了達到電荷的平衡，電子會從第一導(dǎo)電單兀241向第二導(dǎo)電單兀541移動，同時，電子也會從第二導(dǎo)電單兀542向第一導(dǎo)電單元242移動(參見圖7d)。當芯體接觸底部后，第一摩擦單元342與第二摩擦單元642的表面電荷完全平衡后，并沒有電子的流動(參見圖7e)。當芯體又從底部向頂部移動時，第一摩擦單元342與第二摩擦單元642再次分離，將導(dǎo)致電子從第一導(dǎo)電單元242向第二導(dǎo)電單兀542移動，同時，電子也會從第二導(dǎo)電單兀541向第一導(dǎo)電單兀241移動(參見圖7f)，對外輸出電流。當?shù)谝荒Σ羻卧?41的外表面與第二摩擦單元641的內(nèi)表面完全接觸后，此時，并沒有電子在外電路中流動，觀察不到電流輸出。此后的整個循環(huán)過程如圖7c-7f所示。
[0109]本實施例的發(fā)電機中，優(yōu)選為，面對面設(shè)置的第一摩擦單元與第二摩擦單元的表面互相平行或圖形互補，以保證第一摩擦單元與第二摩擦單元每次接觸時接觸面積最大。具體的，第一摩擦單元341與第二摩擦單元641的表面互相平行或圖形互補，第一摩擦單元342與第二摩擦單元642的表面互相平行或圖形互補。
[0110]本實施例的發(fā)電機中，優(yōu)選為,外殼為封閉結(jié)構(gòu)，多個第一導(dǎo)電單兀和第二導(dǎo)電單元的導(dǎo)線引出外殼后，將芯體、第二摩擦單元、第二導(dǎo)電單元全部密封在所述外殼中。這樣結(jié)構(gòu)的發(fā)電機，為全封閉的發(fā)電機，可以在氣體、液體等環(huán)境下進行發(fā)電，工作過程不受環(huán)境的影響。外殼的材料優(yōu)選能夠抗酸堿的材料，例如有機絕緣材料等。
[0111]優(yōu)選的，內(nèi)芯14外側(cè)面的尺寸與外殼44內(nèi)表面的尺寸相匹配，在所述外力作用下，內(nèi)芯14在外殼44中運動時,不會改變內(nèi)芯與外殼的相對取向，即內(nèi)芯在外殼中運動時，外殼內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向與內(nèi)芯的軸線方向的夾角基本不變。
[0112]本實施例中，內(nèi)芯可以為圓柱體、橢圓柱體、棱柱體等柱體。外殼的內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)可以為圓柱體、橢圓柱體、棱柱體等柱體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中所述的橢圓柱體中，沿著垂直與柱體軸線方向的截面為橢圓。
[0113]優(yōu)選的，內(nèi)芯14的高度小于兩個第二摩擦單元641和642之間距離的10%。兩個第二摩擦單元641和642之間的距離優(yōu)選為大于5cm，內(nèi)芯14的高度小于5mm。
[0114]一個具體實施例為:采用磁控濺射法在兩片半徑6cm、厚度25 μ m的聚四氟乙烯(PTFE)圓片上表面均勻鍍一層Al薄膜，冷卻后分別在鋁Al薄膜的外側(cè)通過焊接固定導(dǎo)線，實現(xiàn)鋁Al薄膜與導(dǎo)線的連接。采用磁控濺射法在在兩半徑6cm、厚度25 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的下表面均勻鍍上一層鋁Al薄膜，冷卻后分別在鋁Al薄膜的外側(cè)通過焊接固定導(dǎo)線，實現(xiàn)鋁Al薄層與導(dǎo)線的連接。以圓柱型玻璃殼體為外殼，外殼的內(nèi)部為半徑7cm、高度15cm的圓柱形空腔，在圓柱形空腔的上下底面分別粘貼上述制備有Al薄層的PET圓片，使兩個PET圓片的上表面面對面設(shè)置，PET為第二摩擦單元材料，完成殼體的制作。以半徑6cm、高度Icm的圓柱形陶瓷柱為內(nèi)芯,將上述制備的2片半徑6cm、厚度25 μ m的聚四氟乙烯(PTFE)制備有Al薄膜的表面分別貼在內(nèi)芯的上下表面，完成芯體的制作。將所有連接在Al薄膜的導(dǎo)線引出玻璃外殼，并用絕緣膠將玻璃外殼的開口密封，完成全封閉發(fā)電機的制備，見圖8。當陶瓷內(nèi)芯在外殼里面上下移動的時候，由于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)的不斷接觸和分離，電壓表有相應(yīng)的電信號輸出，說明能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能進行發(fā)電。
[0115]本實施例中，柱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)芯在殼體中只能沿著一維方向運動的設(shè)計，能夠?qū)⑼鶑?fù)振動、翻轉(zhuǎn)等能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。而且，首次利用重?內(nèi)芯)在殼體中的上下移動，通過和摩擦電發(fā)電機相結(jié)合，實現(xiàn)將重力能有效的轉(zhuǎn)化成電能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0116]本實施例的發(fā)電機中，還可以將兩個發(fā)電機單元進行并聯(lián)或串聯(lián)，提高發(fā)電機的輸出性能。例如，將兩個第一導(dǎo)電單元241和242連接在一起，將兩個第二導(dǎo)電單元541和542連接在一起，實現(xiàn)兩個發(fā)電機單元的并聯(lián)。將兩個第一導(dǎo)電單元241和242連接在一起或兩個第二導(dǎo)電單元541和542連接在一起，實現(xiàn)兩個發(fā)電機單元的串聯(lián)。
[0117]本實施例中，發(fā)電機還可以包括若干個彈性部件，使第一摩擦單元與第二摩擦單元接觸后，在彈性部件的作用下，芯體與殼體能夠自動分離，而不需要額外施加外力。彈性部件可以為彈簧、彈性海綿等常用的彈性部件。本實施例中，彈性部件優(yōu)選為絕緣材料制成的部件。所述彈性部件可以設(shè)置在殼體中，也可以設(shè)置在殼體與芯體之間。下面結(jié)合附圖分別介紹兩種情況。[0118]殼體中包括若干個彈性部件的情況，第二導(dǎo)電單元通過彈性部件設(shè)置在外殼的內(nèi)表面，使所述第二導(dǎo)電單元可以遠離或靠近外殼內(nèi)表面的上下底面。參見圖9，在第二導(dǎo)電單兀541與外殼44內(nèi)表面的上底面之間設(shè)置彈性部件811,在第二導(dǎo)電單兀542與外殼44內(nèi)表面的下底面之間設(shè)置彈性部件812，使第二摩擦單元641和第二導(dǎo)電單元541組成的整體通過彈性部件811連接在外殼44內(nèi)表面的上底面，第二摩擦單元642和第二導(dǎo)電單元542組成的整體通過彈性部件812連接在外殼44內(nèi)表面的下底面。在外力作用下，芯體在殼體中運動，內(nèi)芯帶動第一摩擦單元341與第二摩擦單元641接觸，同時使彈性部件811被壓縮，彈性部件811儲存能量。之后，彈性部件811彈性回復(fù)釋放儲存的能量，使第二摩擦單元641和第二導(dǎo)電單元541組成的整體向下運動，同時芯體在彈性部件811的作用下離開第二摩擦單元641，向著外殼44內(nèi)表面的下底面運動。內(nèi)芯帶動第一摩擦單元342與第二摩擦單元642接觸，同時使彈性部件812被壓縮儲存能量，之后，彈性部件812彈性回復(fù)，使芯體在彈性部件812的作用下離開第二摩擦單元642，再次向著外殼內(nèi)表面的上底面運動，如此循環(huán)。彈性部件811和812的設(shè)置，不需要為發(fā)電機施加周期性外力，即可使內(nèi)芯在外殼中往復(fù)運動。
[0119]圖9中，彈性部件811和812的一端連接在弟二導(dǎo)電單兀表面的中部，另一端連接在外殼內(nèi)表面的上下底面的中部。實際中，彈性部件與第二導(dǎo)電單元和外殼的連接部位可以任意選擇，而且彈性部件的數(shù)量也不限定在兩個，彈性部件的連接位置和數(shù)量只要滿足第二導(dǎo)電單元與第二摩擦單元組成的整體(541和641，541和642)在殼體中的運動方向基本沿著殼體內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向即可。根據(jù)實際需要，可以只在一個第二導(dǎo)電單元與外殼之間設(shè)置彈性部件。 [0120]芯體與殼體之間包括多個彈性部件的情況，具體為:內(nèi)芯的上表面與外殼內(nèi)表面的上底面之間包括至少一個彈性部件，內(nèi)芯下表面與外殼內(nèi)表面的下底面之間包括至少一個彈性部件，使內(nèi)芯可以遠離或靠近外殼內(nèi)表面的上下底面。參見圖10，在芯體和殼體之間包括多個彈性部件，兩個彈性部件821的一端連接在外殼44柱形內(nèi)表面的上底面，另一端連接在柱形內(nèi)芯14的上表面；兩個彈性部件822的一端連接在外殼44柱形內(nèi)表面的下底面，另一端連接在柱形內(nèi)芯14的下表面。外力作用下，芯體向殼體的底部運動，使第一摩擦單元342的外表面與第二摩擦單元642的內(nèi)表面接觸或摩擦，同時，使彈性部件822被壓縮而彈性部件821被拉伸。彈性部件821和822的彈性回復(fù)力使芯體向著外殼內(nèi)表面的頂部運動，使第一摩擦單元341的外表面與第二摩擦單元641的內(nèi)表面接觸或摩擦，同時，使彈性部件821被壓縮而彈性部件822被拉伸。由于彈性部件821和822的設(shè)置，芯體可以在殼體中上下往復(fù)運動，而不需要多次施加外力使芯體在殼體中運動，也不需要外力將殼體翻轉(zhuǎn)來依靠芯體自身的重力促使第一摩擦單元與第二摩擦單元的接觸。
[0121]圖10中，彈性部件821和822的一端連接在柱形內(nèi)芯的上下表面的邊緣，另一端連接在外殼內(nèi)表面的上下底面的邊緣。實際中，彈性部件與內(nèi)芯和外殼的連接部位可以任意選擇，而且彈性部件的數(shù)量也不限定在四個，彈性部件的連接位置和數(shù)量只要滿足芯體在殼體中運動時不會改變內(nèi)芯與外殼的相對取向即可，即內(nèi)芯在外殼中運動時，外殼內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向與內(nèi)芯的軸線方向的夾角基本不變。
[0122]包括彈性部件的摩擦納米發(fā)電機，可以應(yīng)用在車輪等轉(zhuǎn)動裝置上，參見圖11，在車輪9上設(shè)置若干個圖9或圖10所示的摩擦納米發(fā)電機10，摩擦納米發(fā)電機的設(shè)置方向優(yōu)選為芯體在殼體中的運動方向沿著車輪的徑向，使殼體的頂部靠近車輪的轉(zhuǎn)動中心，底部遠離車輪的轉(zhuǎn)動中心。當車輪沿著箭頭方向轉(zhuǎn)動時，芯體在彈性部件作用下在殼體中作往復(fù)運動，使面對面設(shè)置的第一摩擦單元與第二摩擦單元接觸和分離，將車輪轉(zhuǎn)動的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0123]本發(fā)明所有實施例中的發(fā)電機都可以與整流器連接，將發(fā)電機產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，為小型用電器或電池供電?br> [0124]本發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機的各部分都可以采用現(xiàn)有的技術(shù)制備，具體的制備方法在這里不做特別限定。
[0125]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，該摩擦納米發(fā)電機包括殼體和芯體，其中， 所述芯體置于所述殼體的空腔中，所述芯體自內(nèi)向外依次包括:內(nèi)芯、附著在所述內(nèi)芯外表面的第一導(dǎo)電層以及與所述第一導(dǎo)電層的外表面接觸設(shè)置的第一摩擦層，所述第一摩擦層的外表面面向所述空腔； 所述殼體自外向內(nèi)依次包括:外殼、附著在所述外殼內(nèi)表面的第二導(dǎo)電層以及與所述第二導(dǎo)電層的內(nèi)表面接觸設(shè)置的第二摩擦層，所述第二摩擦層的內(nèi)表面面向所述空腔； 在外力作用下，所述芯體在所述空腔中運動，使所述第一摩擦層的外表面與所述第二摩擦層的內(nèi)表面接觸和分離，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層向外電路輸出電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面與所述第二摩擦層的內(nèi)表面的材料之間存在摩擦電極序差異。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述外殼為封閉結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層形成封閉結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層形成封閉結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面為球面、橢球面或不規(guī)則球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層的內(nèi)表面為球面、橢球面、不規(guī)則球面或柱面。`
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面為封閉結(jié)構(gòu)球面，第二摩擦層的內(nèi)表面為封閉結(jié)構(gòu)球面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面圍成的結(jié)構(gòu)為柱體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述柱體選自圓柱體、橢圓柱體或棱柱體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層的內(nèi)表面為球面、橢球面、不規(guī)則球面或柱面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層包括互相不連通的多個第一摩擦單元；和/或 所述第二摩擦層包括互相不連通的多個第二摩擦單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述外殼為對稱結(jié)構(gòu)的球殼或柱殼，所述第二摩擦層包括多個第二摩擦單元，并且多個所述第二摩擦單元在外殼的內(nèi)表面上均勻設(shè)置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于， 所述第一摩擦層包括兩個第一摩擦單元，所述第一導(dǎo)電層包括兩個第一導(dǎo)電單元，所述內(nèi)芯為柱體，在所述柱體的上下表面分別設(shè)置第一導(dǎo)電單元，在兩個所述第一導(dǎo)電單元上分別接觸設(shè)置第一摩擦單元； 所述第二摩擦層包括兩個第二摩擦單元，所述第二導(dǎo)電層包括兩個第二導(dǎo)電單元，所述外殼的內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)為柱體，在所述外殼內(nèi)表面的上下底面分別設(shè)置第二導(dǎo)電單元，在兩個所述第二導(dǎo)電單元上分別接觸設(shè)置第二摩擦單元； 兩個所述第一摩擦單元分別與兩個所述第二摩擦單元面對面設(shè)置，在所述外力作用下，所述內(nèi)芯在所述外殼中沿著外殼內(nèi)表面圍成柱體的軸線方向運動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，面對面設(shè)置的所述第一摩擦單元與第二摩擦單元的的表面互相平行或圖形互補。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述內(nèi)芯外側(cè)面的尺寸與所述外殼內(nèi)表面的尺寸相匹配。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述內(nèi)芯為圓柱體、橢圓柱體或棱柱體；所述外殼的內(nèi)表面圍成的結(jié)構(gòu)為圓柱體、橢圓柱體、棱柱體結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述內(nèi)芯的高度小于兩個第二摩擦單元之間距離的10%。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述殼體中還包括若干個彈性部件，所述第二導(dǎo)電單元通過所述彈性部件設(shè)置在所述外殼的內(nèi)表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-18任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述芯體與殼體之間包括多個彈性部件，其中，所述內(nèi)芯的上表面與所述外殼內(nèi)表面的上底面之間包括至少一個彈性部件；所述內(nèi)芯下表面與外殼內(nèi)表面的下底面之間包括至少一個彈性部件。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層 的內(nèi)表面分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)，或者納米材料的點綴或涂層。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面材料和/或所述第二摩擦層的內(nèi)表面材料為絕緣材料或半導(dǎo)體材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述絕緣材料選自苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚雙酹A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2，6-二甲基聚亞苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯； 所述半導(dǎo)體材料選自硅、鍺、第III和第V族化合物、第II和第VI族化合物、由II1-V族化合物和I1- VI族化合物組成的固溶體、非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體和有機半導(dǎo)體。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層的內(nèi)表面經(jīng)過化學(xué)改性，使得在極性為正的材料表面引入容易得到電子的官能團和/或在極性為負的材料表面引入容易失去電子的官能團。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-23任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層的外表面和/或第二摩擦層的內(nèi)表面經(jīng)過化學(xué)改性，使得在極性為負的材料表面引入負電荷和/或在極性為正的材料表面引入正電荷。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-25任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，用導(dǎo)電材料替換絕緣材料或半導(dǎo)體材料制備所述第一摩擦層或第二摩擦層。
27.根據(jù)權(quán)利要26所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，構(gòu)成所述第一摩擦層或第二摩擦層的所述導(dǎo)電材料選自金屬、導(dǎo)電氧化物和導(dǎo)電高分子。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-26任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為薄膜或薄片。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-28任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為柔性材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-28任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層和/或第二摩擦層為硬性材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-30任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層和/或第二導(dǎo)電層為薄膜或薄片。
32.根據(jù)權(quán)利要求1-31任一項所述的摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，所述外殼為柔性或硬性材料。`
【文檔編號】H02N1/04GK103780127SQ201310129681
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】王中林, 楊亞 申請人:國家納米科學(xué)中心