CN207677648U - 一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器 - Google Patents
一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征在于，包括：位于遥控器上部外壳前端的显示遥控器工作状态的红外线反射灯、在所述遥控器上部外壳上的控制工作的弹性按键、与所述遥控器上部外壳及遥控器下部外壳均卡扣连接形成空室的框型的遥控器中部外壳以及置于所述空室内的贴有摩擦纳米发电机的柔性线路板。本实用新型过采用TENG技术，通过手指按压，使带有纳米刻蚀的聚四氟乙烯PTFE薄膜与铝箔发生碰撞接触摩擦，表面分别带上极性相反的电荷，薄膜分离后电荷通过外电路转移形成电流作为遥控器的电流源输出，从而使遥控器实现发出红外线达到控制的功能。其中纳米刻蚀薄膜可用聚酰亚胺Kapton薄膜、全氟乙烯丙烯共聚物FEP薄膜代替。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，属于自供电电子技术领域。
背景技术
随着现代工业和信息行业的迅速发展，每年世界各地各类遥控器的生产总量快速增长，以至电池的生产消耗也迅速增多，不仅消耗了大量的能源，电池废弃物还加剧了环境污染问题。为了减少地球能源消耗，缓解废电池对环境的污染，解决电池能源消耗迫在眉睫。现有的可充电电池不能从根本上解决这个问题。
摩擦纳米发电机(TENG)是美国佐治亚理工学院的王中林教授研究组在 2012年研制出的一种新型发电机。TENG是一种利用纳米材料摩擦起电和静电感应耦合效应将机械能转换成电能的装置，其工作方式与现有技术中已知的各种发电技术不同。这项技术利用铝膜和聚酰亚胺(PTFE)表面上的纳米结构发生接触摩擦，两接触表面分别带不同的电荷，电荷的转移形成电流。
摩擦纳米发电机具有结构简单，发电电压高、成本低、寿命长等优点。在遥控器中加入TENG后，可有效的缓解全球能源危机和全球环境污染等问题，因此也利于改善人类生态环境。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题的提出，一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征在于，包括：位于遥控器上部外壳前端的显示遥控器工作状态的红外线反射灯、在所述遥控器上部外壳上的控制工作的弹性按键、与所述遥控器上部外壳及遥控器下部外壳均卡扣连接形成空室的框型的遥控器中部外壳以及置于所述空室内的贴有摩擦纳米发电机的柔性线路板；
进一步的，所述摩擦纳米发电机与置于空室内的变压器相连接，将贴在所述柔性线路板上的摩擦纳米发电机TENG模块输出的高电压、低电流转为低电压、高电流；所述变压器与遥所述柔性线路板连接，为遥控器供电。
进一步的，所述TENG模块包括：上、下电极阵列层、绝缘摩擦层以及控制电路，所述绝缘摩擦层的上表面与下电极阵列层相对放置，尼龙膜的表面覆盖并包裹在上电极阵列层的表面，所述绝缘摩擦层的表面覆盖并包裹在所述下电极阵列层的表面，在外力作用下，上电极阵列层与下电极阵列层表面摩擦层发生相切的相对滑动摩擦，所述上、下电极阵列层向外电路输出电信号。
更进一步的，所述绝缘摩擦层向所述上电极阵列层施加周期性的切向外力时，可以在上、下两电极层之间形成交流脉冲信号输出，由外电路经处理给遥控器供电。
进一步的，所述弹性按键下方设有由螺栓固定的在所述遥控器下部外壳上的摩擦纳米发电机；所述摩擦纳米发电机摩擦纳米层之间依靠弹簧支撑。
更进一步的，所述弹性按键按照功能可划分为区域，每个区域下方的TENG 装置参数设置均相同，且该区域上的按键共用一个TENG装置；所述摩擦纳米发电机电极阵列分布。
本发明遥控器的特点为通过采用TENG技术，通过手指按压，使带有纳米刻蚀的聚四氟乙烯PTFE薄膜与铝箔发生碰撞接触摩擦，表面分别带上极性相反的电荷，薄膜分离后电荷通过外电路转移形成电流作为遥控器的电流源输出，从而使遥控器实现发出红外线达到控制的功能。其中纳米刻蚀薄膜可用聚酰亚胺Kapton薄膜、全氟乙烯丙烯共聚物FEP薄膜代替。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的多层阵列式摩擦纳米发电机模块；
图3为本实用新型摩擦纳米发电机工作原理流程图；
图4为本实用新型电路处理图。
其中，1为红外线反射灯，2为弹性按键，3为外壳，4为柔性线路板，5为摩擦纳米发电机TENG模块，6为变压器，7为遥控器中部外壳，8为遥控器下部外壳，9为摩擦纳米发电机。
具体实施方式
为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-4所示为本申请一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，包括：
位于遥控器上部外壳3前端的显示遥控器工作状态的红外线反射灯1、在所述遥控器上部外壳3上的控制工作的弹性按键2、与所述遥控器上部外壳3及遥控器下部外壳8均卡扣连接形成空室的框型的遥控器中部外壳7以及置于所述空室内的贴有摩擦纳米发电机9的柔性线路板4。
在本实施方式中，所述摩擦纳米发电机9与置于空室内的变压器6相连接，将贴在所述柔性线路板4上的摩擦纳米发电机TENG模块5输出的高电压、低电流转为低电压、高电流。进一步的，变压器6与遥所述柔性线路板4连接，为遥控器供电。可以理解为，在其它实施方式中，所述的摩擦纳米发电机可以至于装置表面或其它相关位置，只要能够满足将输出的高电压、低电流转为低电压、高电流即可。
作为优选的实施方式，TENG模块5包括：上、下硬质的1mm厚铝板的电极阵列层、绝缘摩擦层和电路，所所述绝缘摩擦层的上表面与下电极阵列层相对放置，所述尼龙膜的表面覆盖并包裹在所述上电极阵列层的表面，所述绝缘摩擦层的表面覆盖并包裹在所述下电极阵列层的表面，在外力作用下，上电极阵列层与下电极阵列层表面摩擦层发生相切的相对滑动摩擦、所述上、下电极阵列层向外电路输出电信号。
在本实施方式中，下极板上粘贴有0.1mm厚PTFE膜。当手指按压按键时，将TENG上极板按下，并与下极板上的PTFE膜发生接触滑动摩擦，PTFE膜上带负电荷，上电极板尼龙膜带正电荷，按压结束时，上极板在弹力的作用下恢复原位置，这时，下极板上电子通过外电路转移至上极板，下极板与PTFE膜静电平衡，上极板与Nylon膜静电平衡，这个过程中向外电路发出一次电信号。
在本实施方式中，所述绝缘摩擦层向所述上电极阵列层施加周期性的切向外力时，可以在上、下两电极层之间形成交流脉冲信号输出，由外电路经处理给遥控器供电。
作为优选的实施方式，所述弹性按键2下方设有由螺栓固定的在所述遥控器下部外壳8上的摩擦纳米发电机9；所述摩擦纳米发电机9摩擦纳米层之间依靠弹簧支撑。可以理解为，在其他实施方式中，所述下部的支撑还可以通过环垫进行保护，只要能够满足既能够支撑整体的装置还能使装置的按钮有一定的弹性。
在本实施方式中，所述弹性按2按照功能可划分为区域，每个区域下方的 TENG装置参数设置均相同，且该区域上的按键共用一个TENG装置；所述摩擦纳米发电机电极阵列分布。
实施例：
如图1所示，当手按遥控器键2的时，先将相应的控制电路连通，进而TENG 上电极阵列层按下并与下电极阵列层接触，这时铝箔膜和PTFE薄膜表面上的纳米结构发生接触滑动摩擦，两接触表面分别带不同的电荷，即上电极阵列层带正电，下电极阵列层上PTFE膜表面上带负电荷。当手松开时，两接触膜分离，为平衡静电场，下电极阵列层铝薄板上的电子通过外电路转移到上电极阵列层铝板上，这样就在外电路上形成了电流，达到输出电能的目的，同时手松开按键，电路断开，完成一次控制。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征在于，包括：
位于遥控器上部外壳(3)前端的显示遥控器工作状态的红外线反射灯(1)、在所述遥控器上部外壳(3)上的控制工作的弹性按键(2)、与所述遥控器上部外壳(3)及遥控器下部外壳(8)均卡扣连接形成空室的框型的遥控器中部外壳(7)以及置于所述空室内的贴有摩擦纳米发电机(9)的柔性线路板(4)；
所述摩擦纳米发电机(9)与置于空室内的变压器(6)相连接，将贴在所述柔性线路板(4)上的摩擦纳米发电机TENG模块(5)输出的高电压、低电流转为低电压、高电流；所述变压器(6)与遥所述柔性线路板(4)连接，为遥控器供电。
2.根据权利要求1所述的一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征还在于：
所述TENG模块(5)包括：上、下电极阵列层、绝缘摩擦层以及控制电路，所述绝缘摩擦层的上表面与下电极阵列层相对放置，尼龙膜的表面覆盖并包裹在上电极阵列层的表面，所述绝缘摩擦层的表面覆盖并包裹在所述下电极阵列层的表面，在外力作用下，上电极阵列层与下电极阵列层表面摩擦层发生相切的相对滑动摩擦，所述上、下电极阵列层向外电路输出电信号。
3.根据权利要求1所述的一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征还在于：
所述弹性按键(2)下方设有由螺栓固定的在所述遥控器下部外壳(8)上的摩擦纳米发电机(9)；所述摩擦纳米发电机(9)摩擦纳米层之间依靠弹簧支撑。
4.根据权利要求1所述的一种新型基于摩擦纳米发电机的自供能遥控器，其特征还在于：
所述弹性按键(2)按照功能可划分为区域，每个区域下方的TENG装置参数设置均相同，且该区域上的按键共用一个TENG装置；所述摩擦纳米发电机电极阵列分布。
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