30互相摩擦使液體帶有電荷，并且隨著液體波動(dòng)或者流動(dòng)，發(fā)電部件的兩個(gè)電極層所對(duì)應(yīng)的摩擦層表面的電荷被液體中的離子先后屏蔽，所述摩擦層表面帶有的電荷對(duì)所述第一電極層和第二電極層中電子的靜電作用不同，在第一電極層21與第二電極層22之間通過(guò)外電路形成電荷流動(dòng)。
[0091]本發(fā)明提供的方法可以應(yīng)用在波動(dòng)液體中，也可以應(yīng)用在湖泊、河流等環(huán)境中，可以方便的將液體中不同形式的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行利用。
[0092]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)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(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)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(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)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(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括: 絕緣襯底； 發(fā)電部件，由一個(gè)第一電極層和一個(gè)第二電極層組成，所述第一電極層和第二電極層分隔設(shè)置在所述襯底上并且互相電連接； 摩擦層，覆蓋所述發(fā)電部件，使所述發(fā)電部件的第一電極層與第二電極層與所述液體隔離； 所述液體波動(dòng)或流動(dòng)時(shí)與所述摩擦層發(fā)生摩擦，使與液體接觸的摩擦層表面帶有電荷；隨著所述液體的波動(dòng)或流動(dòng)，兩個(gè)電極層所對(duì)應(yīng)的摩擦層表面的電荷被液體中的離子先后屏蔽，使摩擦層表面帶有的電荷對(duì)所述第一電極層和第二電極層中電子的靜電作用不同，使所述第一電極層與第二電極層之間有感應(yīng)電荷流動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述摩擦層與所述液體接觸的表面設(shè)置有微結(jié)構(gòu)層，所述微結(jié)構(gòu)層為納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、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)，以及上述結(jié)構(gòu)形成的陣列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述液體為極性液體時(shí)，所述摩擦層表面的微結(jié)構(gòu)層為疏水結(jié)構(gòu)；或者，所述液體為非極性液體時(shí)，所述摩擦層表面的微結(jié)構(gòu)層為親水結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層均為長(zhǎng)條狀，并且在所述襯底上沿著長(zhǎng)度方向平行排列。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和/或第二電極層的長(zhǎng)寬比為1:1至1000:1。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層之間的間隔寬度為10nm-5cm。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述摩擦層為薄膜，厚度為10nm-2cm ;所述微結(jié)構(gòu)層的厚度為2nm_200 μ m。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述摩擦層能夠與液體接觸的表面經(jīng)過(guò)化學(xué)改性，其中， 比較所述摩擦層和液體的材料極性，若摩擦層的極性為較正，在摩擦層材料表面引入更易失電子的官能團(tuán)(即強(qiáng)給電子團(tuán))；若摩擦層的極性為負(fù)，在摩擦層的材料表面引入更易得電子的官能團(tuán)(強(qiáng)吸電子團(tuán))； 或者， 比較所述摩擦層和液體的材料極性，若摩擦層的極性為正，在摩擦層材料表面引入正電荷；若摩擦層的極性為負(fù)，在變化層的材料表面引入負(fù)電荷。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述摩擦層的材料為下列材料中的一種或者幾種:聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯(FEP，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛樹(shù)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、再生纖維素海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、聚酰胺尼龍11、聚酰胺尼龍66、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、人造纖維、棉及其織物、木頭、硬橡膠、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性體、聚氨酯柔性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹(shù)脂、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸鹽，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、醋酸酯、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和派瑞林，包括派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D、派瑞林HT或派瑞林AF4。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述發(fā)電部件中第一電極層與第二電極層的形狀和尺寸均相同。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述襯底、發(fā)電部件和/或摩擦層為硬性或者柔性材料。12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述液體為水、去離子水、海水、NaCl水溶液、甲酸、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、乙酸、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮、己烷、苯、甲苯、二乙醚、氯仿、乙酸乙酯、四氫呋喃或二氯甲烷。13.根據(jù)權(quán)利要求1-3、7-12任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述發(fā)電部件的第一電極層和第二電極層為插齒結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述插齒結(jié)構(gòu)電極由若干個(gè)長(zhǎng)條狀子電極平行排列，并在一端互相連接形成；插齒狀第一電極層和第二電極層互相之間留有間隔呈交叉狀。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述長(zhǎng)條狀子電極的長(zhǎng)寬比為1:1至1000:1。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層之間的間隔的寬度為I Onm-5 cm。16.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)包括多個(gè)所述發(fā)電部件，其中，多個(gè)所述發(fā)電部件沿著所述液體波動(dòng)或者流動(dòng)的方向順序排列，相鄰兩個(gè)發(fā)電部件共用一個(gè)電極層。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括與所述發(fā)電部件個(gè)數(shù)相同的整流部件，每個(gè)所述發(fā)電部件的兩個(gè)電極層連接至一個(gè)整流部件。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，全部所述整流部件的輸出端并聯(lián)形成發(fā)電機(jī)的輸出端。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述整流部件為橋式整流器。20.一種采集液體機(jī)械能的發(fā)電方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)所述的采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)， 所述液體波動(dòng)或者流動(dòng)與發(fā)電機(jī)的摩擦層互相摩擦使摩擦層表面帶有電荷，并且隨著液體波動(dòng)或者流動(dòng)，所述發(fā)電部件的兩個(gè)電極層所對(duì)應(yīng)的摩擦層表面的電荷被液體中的離子先后屏蔽，所述摩擦層表面帶有的電荷對(duì)所述第一電極層和第二電極層中電子的靜電作用不同，在第一電極層與第二電極層之間通過(guò)外電路形成電荷流動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)以及發(fā)電方法，該摩擦電納米發(fā)電機(jī)包括制備在襯底上的發(fā)電部件和覆蓋發(fā)電部件的摩擦層，其中，發(fā)電部件由兩個(gè)電極層沿著液體波動(dòng)方向分隔設(shè)置并且互相電連接構(gòu)成。液體波動(dòng)或流動(dòng)時(shí)與摩擦層發(fā)生摩擦，使與液體接觸的摩擦層表面帶有電荷；隨著液體的波動(dòng)或流動(dòng)，兩個(gè)電極層所對(duì)應(yīng)的摩擦層表面的電荷被液體中的離子先后屏蔽，使兩個(gè)電極層之間產(chǎn)生感應(yīng)電荷流動(dòng)。本發(fā)明的發(fā)電部件中兩個(gè)電極層不需要隨著液體波動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，保證了發(fā)電機(jī)的使用壽命。而且具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉、易規(guī)?；a(chǎn)和安裝等特點(diǎn)。
【IPC分類】H02N1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104980060
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410140195
【發(fā)明人】王中林, 朱光, 蘇元捷
【申請(qǐng)人】北京納米能源與系統(tǒng)研究所
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月9日
【公告號(hào)】WO2015154693A1