CN111446883B - 一种用于收集风能的摩擦纳米发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于收集风能的摩擦纳米发电机，该摩擦纳米发电机在风力扇叶的驱动下，通过中心转轴带动滚轮组件转动，各滚轮与带有圆周阵列式弹性翘边的弹性内筒体接触发生滚动，致使圆周阵列式弹性翘边与弹性内筒体内侧壁不断接触分离实现第一摩擦层与第二摩擦层不断同步接触分离进而实现摩擦发电。发明公开的用于收集风能的摩擦纳米发电机可以有效提升现有的摩擦纳米发电机输出功率低、结构稳定性差、批量化加工制作难度大、耐用性不足等问题。

Description

一种用于收集风能的摩擦纳米发电机

技术领域

本发明属于摩擦纳米发电机技术领域，具体涉及一种用于收集风能的摩擦纳米发电机。

背景技术

摩擦纳米发电机作为一种能量采集器件，其基本工作原理是摩擦起电效应和静电感应效应的耦合作用，并且借助于一些巧妙的机械结构实现对周围环境中机械能的收集转化为电能，由于摩擦纳米发电机具有原理简单、制作方便及能量转化效率较高等优点而深受全世界范围内诸多科研爱好者的关注，经过近几年的发展和努力目前已成功实现对风能、人体运动机械能、水流及声波等形式能量的收集，并成功应用于环境监测、人体健康监控、锂电池充电及有机污染物降解等领域。然而，现有的摩擦纳米发电机仍存在输出功率低、结构稳定性差、批量化加工制作难度大及耐用性不足等问题，这在一定程度上限制了摩擦纳米发电机的进一步推广和应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种用于收集风能的摩擦纳米发电机，该摩擦纳米发电机能够有效解决现有摩擦纳米发电机输出功率低、结构稳定性差及批量化加工制作难度大等问题。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于包括相互连接传动的风力扇叶机构和摩擦发电机构，风力扇叶机构中扇叶固定于中心转轴的一端，中心转轴通过滚动轴承固定于扇叶支撑座上，扇叶支撑座通过螺栓组件固定于支撑底板上，中心转轴另一端贯穿摩擦发电机构中心轴孔且通过滚动轴承及轴承支座固定于摩擦发电机构上；摩擦发电机构中固定外筒体的内部套装有弹性内筒体，弹性内筒体的内侧壁上沿圆周方向均布有多个开口方向一致的圆周阵列式弹性翘边，该圆周阵列式弹性翘边及弹性内筒体内侧壁的相对侧分别设有第一摩擦单元和第二摩擦单元，各第一摩擦单元与第二摩擦单元分别并联连接，弹性内筒体的内部套装有滚轮组件，该滚轮组件与中心转轴通过键连接传动，滚轮组件上设有与弹性内筒体滚动配合且与弹性内筒体内侧壁上圆周阵列式弹性翘边交替同步滚压的滚轮，固定外筒体的两端分别设有用于压紧固定弹性内筒体及滚轮组件的垫圈和端盖，固定外筒体通过螺栓组件固定于支撑底板上，摩擦纳米发电机在风力扇叶的驱动下，通过中心转轴带动滚轮组件转动，各滚轮与带有圆周阵列式弹性翘边的弹性内筒体接触发生滚动，致使圆周阵列式弹性翘边与弹性内筒体内侧壁不断接触分离实现第一摩擦层与第二摩擦层不断同步接触分离进而实现摩擦发电。

进一步限定，所述固定外筒体的外侧筒体上沿圆周方向均布有多个螺栓连接孔，垫圈和端盖上与固定外筒体上螺栓连接孔相对应的位置分别设有螺栓固定孔，固定外筒体两端分别加装垫圈和端盖后通过贯穿固定外筒体螺栓连接孔及垫圈和端盖螺栓固定孔的螺栓组件压紧固定，端盖为利于散热的镂空结构，该端盖的中心孔处通过螺栓组件固定有轴承支座，轴承支座上设有用于支撑固定中心转轴的滚动轴承。

进一步限定，所述滚轮组件由转动轮、滚轮及滚轮定位端盖构成，滚轮定位端盖的外侧和内侧分别沿圆周方向均布有多个螺栓固定孔，滚轮定位端盖的一侧设有定位凸块，滚轮的中心处设有轴向螺栓连接孔，转动轮的中部设有与滚轮定位端盖内侧螺栓固定孔相对应的螺栓连接孔，转动轮的两端分别设有与滚轮定位端盖上定位凸块相配的定位凹槽，滚轮通过贯穿滚轮定位端盖外侧螺栓固定孔及滚轮中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖之间，转动轮与滚轮定位端盖通过相配的定位凹槽和定位凸台及贯穿滚轮定位端盖内侧螺栓固定孔及转动轮中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖之间，滚轮定位端盖和转动轮的中心处分别设有带有键槽的中心孔，中心转轴贯穿滚轮定位端盖和转动轮且中心转轴与滚轮定位端盖和转动轮通过键连接传动。

进一步限定，所述第一摩擦单元包括第一摩擦层和第一背电极层，第一摩擦层紧密贴附在第一背电极层，第二摩擦单元包括第二摩擦层和第二背电极层，第二摩擦层紧密贴附在第二背电极层上，第一摩擦层和第二摩擦层均为绝缘有机薄膜材料且两种材料的介电常数相差较大，第一背电极层与第二背电极层均为导电性较好的金属材料，当第一摩擦层采用金属薄膜时，直接使用第一背电极充当第一摩擦层。

进一步限定，所述第二背电极层粘贴于一层2mm厚的海绵层上，用于充当缓冲层以提升输出性能稳定性，海绵层粘附于弹性内筒体的内侧壁上，第二摩擦层贴附在第二背电极层后，第二背电极层用导线接地，放置在5KV的高压阵列探针下极化分钟，用于提升第二摩擦层表面电荷密度，第一摩擦层和第二摩擦层的厚度均为50μm，第一背电极层和第二背电极层的厚度均为100μm。

进一步限定，所述第一摩擦层选用金属铝膜，既充当第一摩擦层还充当第一背电极层，第二摩擦层为聚四氟乙烯薄膜材料，第二背电极层选用的是铜薄膜，其中第一摩擦层贴附在圆周阵列式弹性翘边底部，第二摩擦层贴附在第二背电极层上，第二背电极层贴附在海绵层上后粘附于弹性内筒体的内侧壁上，第二摩擦层贴附在第二背电极层之后，第二背电极层连接接地导线，在5KV高压下极化处理5min。

进一步限定，所述第一摩擦层和第二摩擦层的尺寸均为100mm×20mm，第一摩擦层为金属铝膜，第二摩擦层为聚四氟乙烯薄膜且聚四氟乙烯薄膜在经过高压极化后，同时7个第一摩擦层和7个第二摩擦层并联连接，摩擦纳米发电机的瞬时开路电压可达400V，瞬时短路电流可达250μA。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果和优点：本发明能够有效实现对周围环境中风能的收集，并通过巧妙的机械结构和柔性材料良好的回弹特性实现以接触分离模式对高频和低频圆周形式机械能的收集进行发电，这种巧妙的结构大大提升了摩擦纳米发电机耐用性和输出稳定性，为摩擦纳米发电机的应用推广提出了一种应用性非常强的技术方案。

附图说明

图1是本发明中摩擦纳米发电机的整体装配结构示意图；

图2是本发明中滚轮组件的装配结构示意图；

图3是本发明中滚轮组件的结构示意图；

图4是本发明中滚轮组件的正视图；

图5是本发明的工作原理展示图；

图6是本发明中摩擦纳米发电机的整体结构示意图；

图7是本发明中摩擦纳米发电机的短路电流；

图8是本发明中摩擦纳米发电机的电压波形曲线。

图中：1-滚动轴承，2-轴承支座，3-端盖，4-垫圈，5-螺栓，6-螺母，7-固定外筒体，8-弹性内筒体，9-滚轮，10-支撑底板，11-扇叶支撑座，12-中心转轴，13-扇叶，14-滚轮定位端盖，15-转动轮，16-第一摩擦层，17-第二摩擦层，18-第二背电极层，19-海绵层。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指示图中的方向。

本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，包括相互连接传动的风力扇叶机构和摩擦发电机构，风力扇叶机构中扇叶13固定于中心转轴12的一端，中心转轴12通过滚动轴承1固定于扇叶支撑座11上，扇叶支撑座11通过螺栓组件固定于支撑底板10上，中心转轴12另一端贯穿摩擦发电机构中心轴孔且通过滚动轴承1及轴承支座2固定于摩擦发电机构上；摩擦发电机构中固定外筒体7的内部套装有弹性内筒体8，弹性内筒体8的内侧壁上沿圆周方向均布有多个开口方向一致的圆周阵列式弹性翘边，该圆周阵列式弹性翘边及弹性内筒体8内侧壁的相对侧分别设有第一摩擦单元和第二摩擦单元，各第一摩擦单元与第二摩擦单元分别并联连接，弹性内筒体8的内部套装有滚轮组件，该滚轮组件与中心转轴12通过键连接传动，滚轮组件上设有与弹性内筒体8滚动配合且与弹性内筒体8内侧壁上圆周阵列式弹性翘边交替同步滚压的滚轮9，固定外筒体7的两端分别设有用于压紧固定弹性内筒体8及滚轮组件的垫圈4和端盖3，固定外筒体7通过螺栓组件固定于支撑底板10上，摩擦纳米发电机在风力扇叶13的驱动下，通过中心转轴12带动滚轮组件转动，各滚轮9与带有圆周阵列式弹性翘边的弹性内筒体8接触发生滚动，致使圆周阵列式弹性翘边与弹性内筒体8内侧壁不断接触分离实现第一摩擦层与第二摩擦层不断同步接触分离进而实现摩擦发电。

本发明所述固定外筒体7的外侧筒体上沿圆周方向均布有多个螺栓连接孔，垫圈4和端盖3上与固定外筒体7上螺栓连接孔相对应的位置分别设有螺栓固定孔，固定外筒体7两端分别加装垫圈4和端盖3后通过贯穿固定外筒体7螺栓连接孔及垫圈4和端盖3螺栓固定孔的螺栓组件压紧固定，端盖3为利于散热的镂空结构，该端盖3的中心孔处通过螺栓组件固定有轴承支座2，轴承支座2上设有用于支撑固定中心转轴12的滚动轴承1。

本发明所述滚轮组件由转动轮15、滚轮9及滚轮定位端盖14构成，滚轮定位端盖14的外侧和内侧分别沿圆周方向均布有多个螺栓固定孔，滚轮定位端盖14的一侧设有定位凸块，滚轮9的中心处设有轴向螺栓连接孔，转动轮15的中部设有与滚轮定位端盖14内侧螺栓固定孔相对应的螺栓连接孔，转动轮15的两端分别设有与滚轮定位端盖14上定位凸块相配的定位凹槽，滚轮9通过贯穿滚轮定位端盖14外侧螺栓固定孔及滚轮9中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖14之间，转动轮15与滚轮定位端盖14通过相配的定位凹槽和定位凸台及贯穿滚轮定位端盖14内侧螺栓固定孔及转动轮15中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖14之间，滚轮定位端盖14和转动轮9的中心处分别设有带有键槽的中心孔，中心转轴12贯穿滚轮定位端盖14和转动轮15且中心转轴12与滚轮定位端盖14和转动轮15通过键连接传动。

本发明所述第一摩擦单元包括第一摩擦层16和第一背电极层，第一摩擦层16紧密贴附在第一背电极层，第二摩擦单元包括第二摩擦层17和第二背电极层18，第二摩擦层17紧密贴附在第二背电极层18上，第一摩擦层16和第二摩擦层17均为绝缘有机薄膜材料且两种材料的介电常数相差较大，第一背电极层与第二背电极层18均为导电性较好的金属材料，当第一摩擦层16采用金属薄膜时，直接使用第一背电极充当第一摩擦层16。

本发明所述第二背电极层18粘贴于一层2mm厚的海绵层19上，用于充当缓冲层以提升输出性能稳定性，海绵层19粘附于弹性内筒体8的内侧壁上，第二摩擦层17贴附在第二背电极层18后，第二背电极层18用导线接地，放置在5KV的高压阵列探针下极化5分钟，用于提升第二摩擦层17表面电荷密度，第一摩擦层16和第二摩擦层17的厚度均为50μm，第一背电极层和第二背电极层18的厚度均为100μm。

本发明所述第一摩擦层16选用金属铝膜，既充当第一摩擦层16还充当第一背电极层，第二摩擦层17为聚四氟乙烯薄膜材料，第二背电极层18选用的是铜薄膜，其中第一摩擦层16贴附在圆周阵列式弹性翘边底部，第二摩擦层17贴附在第二背电极层18之上，第二背电极层18贴附在海绵层19上后粘附于弹性内筒体8的内侧壁上，第二摩擦层17贴附在第二背电极层18之后，第二背电极层18连接接地导线，在5KV高压下极化处理5min。

本发明所述第一摩擦层16和第二摩擦层17的尺寸均为100mm×20mm，第一摩擦层16为金属铝膜，第二摩擦层17为聚四氟乙烯薄膜且聚四氟乙烯薄膜在经过高压极化后，同时7个第一摩擦层16和7个第二摩擦层17并联连接，摩擦纳米发电机的瞬时开路电压可达400V，瞬时短路电流可达250μA。

本发明所述的摩擦纳米发电机包括摩擦发电机构、摩擦发电单元和风力扇叶机构，其中摩擦发电机构包括带滚轮的转动系统和带翘边的外壳系统，如图1所示。如图2中所示，滚轮组件是由十四个形状大小完全一样的滚轮9通过螺栓5和螺母6定位固定在由两个滚轮定位端盖14上，滚轮定位端盖14通过定位凸起与转动轮15两端的定位凹槽及螺栓5和螺母6进行组合装配。图4中显示了滚轮组件装配完成之后的结构示意图，从图中可以看到十四个滚轮9围绕着定位端盖14圆周阵列式均匀分布，带滚轮滚动系统中转动轮15中心有开有键槽的中心孔，通过中心转轴12的转动带动整个滚轮组件做圆周运动，圆周阵列式弹性翘边数量与滚轮的数量之比为2:1，用于提供圆周阵列式弹性翘边被压缩后可快速回弹的空间和时间。

当滚轮9碾压到圆周阵列式弹性翘边时，圆周阵列式弹性翘边会被压缩使得第一摩擦层16与第二摩擦层17接触，当滚轮9碾压过之后圆周阵列式弹性翘边会立即在自身弹力下翘起，致使第一摩擦层16与第二摩擦层17分离。带圆周阵列式弹性翘边的弹性内筒体8嵌入在固定外筒体7内，固体外筒体7及弹性内筒体8两端的垫圈4和端盖3通过螺栓5和螺母6进行压紧固定，端盖3中心孔处通过螺栓5和螺母6固定的有轴承支座2，该轴承支座2内固定有滚动轴承1，中心转轴12的两端贯穿端盖3的中心并通过滚动轴承1支撑固定，带滚轮的滚轮组件与带翘边的弹性内筒体8同心装配。风力扇叶机构中的扇叶13固定在中心转轴12的一端，中心转轴12嵌入在扇叶支座11上并通过滚动轴承1同心定位。

本发明中所述的各零部件，除了轴承、螺栓螺母等标准件，其余零件均由3DMax软件设计三维模型，经由熔融沉积式3D打印机加工制作。本发明所述的带翘边的弹性内筒体8采用热塑性弹性体作为打印耗材，使得弹性内筒体中带翘边部分在受外力压缩后，具有非常好的回弹特性。

本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机可以利用自然界的风能，通过中心转轴转化为带滚轮转动系统的圆周运动，再通过带翘边的柔性基底实现第一摩擦层与第二摩擦层的接触分离进行发电，并且第一摩擦层对应的各背电极层通过导线并联连接，第二摩擦层对应的各背电极层通过导线并联连接。

本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机中当第一摩擦层和第二摩擦层的尺寸为100mm×20mm，第一摩擦层为金属铝膜，第二摩擦层为聚四氟乙烯薄膜且聚四氟乙烯薄膜在经过高压极化后，同时7个第一摩擦层和第二摩擦层分别并联连接，摩擦纳米发电机的瞬时开路电压可达400V，瞬时短路电流可达250μA，并且在15.5Hz的工作频率下实现驱动60个LED小灯泡常亮。

本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机巧妙地利用机械结构和柔性材料的优势，将风能转化为带滚轮系统的圆周运动，并最终通过对圆周阵列式弹性翘边的碾压实现摩擦纳米发电机以接触分离的模式进行工作，相比与摩擦层直接滑动摩擦的摩擦纳米发电机具有更好的耐用性和较稳定的输出特性。

本发明所述的用于收集风能的摩擦发电机的工作原理是由风力扇叶机构将风能通过中心转轴带动带滚轮的滚轮组件在带圆周阵列分布弹性翘边的外弹性内筒体内滚动，从而使得弹性内筒体内侧的带圆周阵列式弹性翘边被滚轮碾压而与弹性内筒体的圆周内壁充分接触，当滚轮离开圆周阵列式弹性翘边后，圆周阵列式弹性弹性翘边在自身弹性恢复力的作用下又翘起从而与圆周的弹性内筒体内侧壁分离，如此不断循环，圆周阵列式弹性翘边将与弹性内筒体内侧壁之间不断接触分离。当在圆周阵列式弹性翘边和弹性内筒体内侧壁之间分别放置第一摩擦单元和第二摩擦单元时，这种不断的接触分离致使第一摩擦单元与第二摩擦单元不断接触分离以实现摩擦发电。

本发明所述的摩擦发电单元的基本发电原理是摩擦起电效应和静电感应效应的耦合，当第一摩擦单元与第二摩擦单元接触时，各自表面分别带有等量且呈现不同极性的电荷，当分离时第一背电极层与第二背电极层之间存在电势差，当用导线连接两背电极就会有电流产生。

本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机的工作原理是利用第一摩擦层与第二摩擦层同步接触与分离实现发电，由于第一摩擦层表面在与第二摩擦层表面摩擦极性相差较大，在接触时各自表面分别带有等量极性相反的电荷，当第一摩擦层与第二摩擦层分离时，连通两摩擦层的背电极层，由于两背电极层之间存在电势差，电势为了达到平衡导线中就有电流产生，当连接外部负载即可为负载供电。

图7和图8分别显示了本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机工作时最大的短路电流和开路电压，分别为250μA和400V，在15.5Hz的工作频率下基本实现60个LED小灯泡常亮。

因此，可知本发明的用于收集风能的摩擦纳米发电机具有结构简单、成本低廉、经久耐用、输出电压高、输出电流大及输出性能稳定等优点，同时这种独特的阵列式转动滚压结构使我们可以方便地改变所述摩擦发电机的摩擦层数量，调整输出性能。本发明所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机的相对的第一摩擦单元和第二摩擦单元总是同步接触或分离，提高了运动速率。

本发明提供的用于收集风能的摩擦纳米发电机的优势在于：

1、所述用于收集风能的摩擦纳米发电机结构新颖，实现不同形式机械能之间相互转化，在收集高频圆周运动的机械能时，可避免滑动接触模式摩擦纳米发电机的摩擦层损耗严重的问题；

2、所述用于收集风能的摩擦纳米发电机的零部件均为3D打印制作，实现定制化和数字化生产加工，同时降低了其制作成本，更有利于批量化生产和推广应用。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于包括相互连接传动的风力扇叶机构和摩擦发电机构，风力扇叶机构中扇叶固定于中心转轴的一端，中心转轴通过滚动轴承固定于扇叶支撑座上，扇叶支撑座通过螺栓组件固定于支撑底板上，中心转轴另一端贯穿摩擦发电机构中心轴孔且通过滚动轴承及轴承支座固定于摩擦发电机构上；摩擦发电机构中固定外筒体的内部套装有弹性内筒体，弹性内筒体的内侧壁上沿圆周方向均布有多个开口方向一致的圆周阵列式弹性翘边，该圆周阵列式弹性翘边及弹性内筒体内侧壁的相对侧分别设有第一摩擦单元和第二摩擦单元，各第一摩擦单元与第二摩擦单元分别并联连接，弹性内筒体的内部套装有滚轮组件，该滚轮组件与中心转轴通过键连接传动，滚轮组件上设有与弹性内筒体滚动配合且与弹性内筒体内侧壁上圆周阵列式弹性翘边交替同步滚压的滚轮，固定外筒体的两端分别设有用于压紧固定弹性内筒体及滚轮组件的垫圈和端盖，固定外筒体通过螺栓组件固定于支撑底板上，摩擦纳米发电机在风力扇叶的驱动下，通过中心转轴带动滚轮组件转动，各滚轮与带有圆周阵列式弹性翘边的弹性内筒体接触发生滚动，致使圆周阵列式弹性翘边与弹性内筒体内侧壁不断接触分离实现第一摩擦层与第二摩擦层不断同步接触分离进而实现摩擦发电。

2.根据权利要求1所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述固定外筒体的外侧筒体上沿圆周方向均布有多个螺栓连接孔，垫圈和端盖上与固定外筒体上螺栓连接孔相对应的位置分别设有螺栓固定孔，固定外筒体两端分别加装垫圈和端盖后通过贯穿固定外筒体螺栓连接孔及垫圈和端盖螺栓固定孔的螺栓组件压紧固定，端盖为利于散热的镂空结构，该端盖的中心孔处通过螺栓组件固定有轴承支座，轴承支座上设有用于支撑固定中心转轴的滚动轴承。

3.根据权利要求1所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述滚轮组件由转动轮、滚轮及滚轮定位端盖构成，滚轮定位端盖的外侧和内侧分别沿圆周方向均布有多个螺栓固定孔，滚轮定位端盖的一侧设有定位凸块，滚轮的中心处设有轴向螺栓连接孔，转动轮的中部设有与滚轮定位端盖内侧螺栓固定孔相对应的螺栓连接孔，转动轮的两端分别设有与滚轮定位端盖上定位凸块相配的定位凹槽，滚轮通过贯穿滚轮定位端盖外侧螺栓固定孔及滚轮中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖之间，转动轮与滚轮定位端盖通过相配的定位凹槽和定位凸台及贯穿滚轮定位端盖内侧螺栓固定孔及转动轮中部轴向连接孔的螺栓组件固定于相对设置的滚轮定位端盖之间，滚轮定位端盖和转动轮的中心处分别设有带有键槽的中心孔，中心转轴贯穿滚轮定位端盖和转动轮且中心转轴与滚轮定位端盖和转动轮通过键连接传动。

4.根据权利要求1所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦单元包括第一摩擦层和第一背电极层，第一摩擦层紧密贴附在第一背电极层，第二摩擦单元包括第二摩擦层和第二背电极层，第二摩擦层紧密贴附在第二背电极层上。

5.根据权利要求4所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第二背电极层粘贴于一层2mm厚的海绵层上，用于充当缓冲层以提升输出性能稳定性，海绵层粘附于弹性内筒体的内侧壁上，第二摩擦层贴附在第二背电极层后，第二背电极层用导线接地，放置在5KV的高压阵列探针下极化分钟，用于提升第二摩擦层表面电荷密度，第一摩擦层和第二摩擦层的厚度均为50μm，第一背电极层和第二背电极层的厚度均为100μm。

6.根据权利要求4所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层选用金属铝膜，既充当第一摩擦层还充当第一背电极层，第二摩擦层为聚四氟乙烯薄膜材料，第二背电极层选用的是铜薄膜，其中第一摩擦层贴附在圆周阵列式弹性翘边底部，第二摩擦层贴附在第二背电极层上，第二背电极层贴附在海绵层上后粘附于弹性内筒体的内侧壁上，第二摩擦层贴附在第二背电极层之后，第二背电极层连接接地导线，在5KV高压下极化处理5min。

7.根据权利要求4所述的用于收集风能的摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和第二摩擦层的尺寸均为100mm×20mm，第一摩擦层为金属铝膜，第二摩擦层为聚四氟乙烯薄膜且聚四氟乙烯薄膜在经过高压极化后，同时7个第一摩擦层和7个第二摩擦层并联连接，摩擦纳米发电机的瞬时开路电压可达400V，瞬时短路电流可达250μA。

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