CN208316597U - 摩擦发电机及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种摩擦发电机，包括相对设置的第一部件及第二部件，所述第一部件及所述第二部件均包括依次层叠设置的衬底、电极层、粘结层及摩擦层，所述粘结层包括多个沟槽进而形成多个粘结部，所述第一部件的摩擦层与所述第二部件的摩擦层相对且间隔设置进而形成空隙，所述第一部件的电极层与所述第二部件的电极层作为所述摩擦发电机的电能输出端。由于所述粘结层包括多个沟槽增强了所述摩擦发电机的弹性能力，进而提高了所述摩擦发电机的发电效率。本实用新型还提供一种电子装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电机技术领域，特别涉及一种摩擦发电机及电子装置。
背景技术
众所周知，物体和物体之间相互摩擦时会使一方带上负电，另一方带上正电，这种由于物体间摩擦而产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，且摩擦电的产生条件非常宽泛，因此，如果能够将摩擦电应用到发电领域，势必会给人们的生活带来更多的便利。
实用新型内容
为了解决前述问题，本实用新型提供一种提高发电效率的摩擦发电机及电子装置。
一种摩擦发电机，所述摩擦发电机包括相对设置的第一部件及第二部件，所述第一部件及所述第二部件均包括依次层叠设置的衬底、电极层、粘结层及摩擦层，所述粘结层包括多个沟槽进而形成多个粘结部，所述第一部件的摩擦层与所述第二部件的摩擦层相对且间隔设置进而形成空隙，所述第一部件的电极层与所述第二部件的电极层作为所述摩擦发电机的电能输出端。
进一步地，所述粘结部包括第一表面及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述第一表面与所述电极层粘接，至少一个粘结部的第二表面与所述摩擦层滑动接触。
进一步地，所述第一部件的摩擦层带有第一电荷，所述第二部件的摩擦层带有与所述第一电荷相反极性的第二电荷。
进一步地，所述衬底、所述电极层、所述粘结层及所述摩擦层的材质均为可透光材料。
进一步地，所述摩擦层由氟化乙烯丙烯共聚物制成。
进一步地，所述电极层由氧化铟锡、石墨烯、纳米银线中的一种制成。
进一步地，所述第一部件为向第一方向凸起的弧形结构，所述第二部件为向与所述第一方向相反的第二方向凸起的弧形结构。
进一步地，所述摩擦层的表面包括微纳米结构。
进一步地，所述微纳米结构为半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、圆柱形中的至少一种。
一种电子装置，包括如上所述的摩擦发电机。
本实用新型提供的摩擦发电机及电子装置，由于所述粘结层包括多个沟槽增强了所述摩擦发电机的弹性能力，进而提高了所述摩擦发电机的发电效率。另外，由于至少一个所述粘结部的第二表面与所述摩擦层不完全固定，进一步增强了所述摩擦发电机的弹性能力及提高所述摩擦发电机的发电效率。更甚者，所述摩擦层的表面包括微纳米结构，大幅提高了所述摩擦层表面的电荷富集能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本实用新型提供的摩擦发电机未受外力挤压时的示意图。
图2为本实用新型提供的摩擦发电机受外力挤压时的一状态示意图。
图3为本实用新型提供的摩擦发电机受外力挤压时的另一状态示意图。
图4为本实用新型提供的摩擦发电机撤消外力时的示意图图。
图5为本实用新型提供的电子装置的平面示意图。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，为本实用新型提供一种摩擦发电机100的示意图。所述摩擦发电机100包括相对设置的第一部件101及第二部件103，所述第一部件101及所述第二部件103均包括依次层叠设置的衬底11、电极层13、粘结层15及摩擦层17，所述粘结层15包括多个沟槽151进而形成多个粘结部153，所述第一部件101的摩擦层17与所述第二部件103的摩擦层17相对且间隔设置形成空隙 105，所述第一部件101的电极层13与所述第二部件103的电极层13作为所述摩擦发电机100的电能输出端。
在一具体实施例中，所述第一部件101与所述第二部件103均为弧形结构，所述第一部件101为向第一方向凸起的弧形结构，所述第一方向为所述第一部件101背离所述第二部件103一侧所在的方向，所述第二部件103为朝向与所述第一方向相反的第二方向凸起的弧形结构，以在撤销施加到所述摩擦发电机 100上的外力后，促使摩擦发电机100的第一部件101与第二部件103相互分离，从而提高发电效率。可以理解，所述第一部件101与所述第二部件103不限定为弧形结构，也可以为其他结构。第一部件101与第二部件103均为弹性材料制造，其在受到外力的作用下可发生变形，在外力消失后由于弹性力作用自动恢复形变。
所述电极层13所用材料为氧化铟锡，可以理解，所述电极层13的材料可以为氧化铟锡、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金中的至少一种，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。
所述粘结层15包括多个沟槽151进而形成多个粘结部153，以加强所述摩擦发电机100的弹性能力，进而提高所述摩擦发电机100的发电效率。进一步地，所述粘结部153包括第一表面155及与所述第一表面155相对设置的第二表面157，所述第一表面155与所述电极层13粘接，至少一个所述粘结部153 的第二表面157与所述摩擦层17不完全固定(即滑动接触)，以增强所述摩擦发电机100的弹性能力，进而提高所述摩擦发电机100的发电效率。另外，所述摩擦发电机100在受到外力时，与所述摩擦层17不完全固定的所述第二表面157 与所述摩擦层17能够发生摩擦接触产生电荷。本实施例中，所述粘结层15的材质为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。可以理解，所述粘结层 15可以为其它粘结材料，例如树脂、硅胶OCA等等。可以理解，PDMS材料通过模板、刻蚀等方法进行图案化形成多个沟槽151，进而增大所述粘结层15的弹性能力，提高所述摩擦发电机100的发电效率。
本实施例中，所述摩擦层17由氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylenepropylene，FEP)制成。采用FEP这种透明的高分子摩擦电材料，制备具有高发电效率的透明薄膜状纳米摩擦发电机。
进一步地，所述摩擦层17的表面包括微纳米结构(图未示)。所述微纳米结构为凹凸结构。所述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使所述摩擦层17的表面形成不规则的凹凸结构。当所述摩擦发电机100受到挤压时，所述第一部件101的摩擦层17与第二部件103的摩擦层17的相对表面能够更好地接触摩擦，且能增强与粘结部153的摩擦效果，并在所述第一部件101的电极层13和所述第二部件103的电极层13处感应出较多的电荷。
换句话说，所述微纳米结构能够大幅提高所述摩擦层17表面的电荷富集能力，以提高摩擦发电机100的输出电压及发电效率。本实施例中，对所述摩擦层17的表面进行等离子体处理，形成微纳米结构。所述微纳米结构为半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、圆柱形中的一种。在其他实施例中，形成所述微纳米结构的处理方法可以为电晕处理、电镀、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)中的一种。
进一步地，所述衬底11的材质为可透光材料。综上，本实施例中的第一部件101与第二部件103各层的材质均为可透光材料，以使整个摩擦发电机100 可透光呈透明结构，进而能够应用到显示、触控领域应用。所述可透光材料的透光率在50％-99％之间。
下面具体介绍一下，上述的摩擦发电机100的工作原理。
请再次参阅图1，第一部件101的电极层13及第二部件103的电极层13与外电路电性连接。
设所述摩擦发电机100未受到外力且为原形时为初始状态，在所述初始状态时，所述第一部件101的摩擦层17带有第一电荷(例如正电荷)，所述第二部件103的摩擦层17带有与所述第一电荷相反极性的第二电荷(例如负电荷)，因静电作用，所述第一电荷与所述第二电荷可分别产生感应电荷，形成两个相似的电场。
请参阅图2，当该摩擦发电机100受到挤压时，摩擦发电机100变形，第一部件101的摩擦层17与第二部件103的摩擦层17逐渐靠近，电极层13内的感应电荷释放，从而形成电流。
请参阅图3，继续挤压所述摩擦发电机100，当第一部件101的摩擦层17 与第二部件103的摩擦层17之间紧密贴合无缝隙时，第一部件101的电极层13 和第二部件103的电极层13之间无电流。
由于第一部件101的电极层13和第二部件103的电极层13作为摩擦发电机100的电能输出端与外电路20连接，因此，请参阅图4，当撤去外力(压力消失)时，第一部件101的各层与第二部件103的各层自动弹回恢复原始形状，第一部件101的摩擦层17与第二部件103的摩擦层17分离并相互远离，已平衡的第一部件101的电极层13和第二部件103的电极层13之间将再次产生方向相反的电流。
通过反复施加外力，所述摩擦发电机100变形和恢复形状，就可以在第一部件101的电极层13与第二部件103的电极层13之间形成交流脉冲电信号。换句话说，当有交变外力作用于在所述摩擦发电机100时，所述第一部件101 的电极层13与第二部件103的电极层13之间形成交流脉冲电信号。
可以理解，所述摩擦层17可以采用其它材料制成，例如，聚氨酯 (polyurethane，PU)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide，PEO)等其他可产生静电的材料，第一部件101的摩擦层17与第二部件103的摩擦层17可以采用不同的材料。
请参阅图5，本实用新型还提供一种电子装置200，其包括上述的摩擦发电机100，所述摩擦发电机100实现电子装置200自行发电供电。例如，所述摩擦发电机100与电子装置200的其它电子器件电性连接，以供所述电子器件电能，所述电子器件可以为显示屏、触摸屏等结构，进而方便了使用。所述电子装置 200可以为手机、平板电脑、阅读器、游戏机、穿戴式设备等。
本实用新型提供的摩擦发电机100及电子装置200，由于所述粘结层15包括多个沟槽151增强了所述摩擦发电机100的弹性能力，进而提高了所述摩擦发电机100的发电效率。另外，由于少一个所述粘结部153的第二表面157与所述摩擦层17不完全固定，进一步增强了所述摩擦发电机100的弹性能力及提高所述摩擦发电机100的发电效率。更甚者，所述摩擦层17的表面包括微纳米结构，大幅提高了所述摩擦层17表面的电荷富集能力。还有，使用了电荷富集能力更强，摩擦电效应更优秀的FEP膜制备所述摩擦发电机100，相比传统摩擦电材料而言，大大提高了输出电压和发电效率。进一步地，所述第一部件101 与第二部件103各层的材质均为可透光材料，以使整个摩擦发电机100可透光呈透明结构，进而能够应用到显示、触控等领域。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦发电机包括相对设置的第一部件及第二部件，所述第一部件及所述第二部件均包括依次层叠设置的衬底、电极层、粘结层及摩擦层，所述粘结层包括多个沟槽进而形成多个粘结部，所述第一部件的摩擦层与所述第二部件的摩擦层相对且间隔设置进而形成空隙，所述第一部件的电极层与所述第二部件的电极层作为所述摩擦发电机的电能输出端。
2.如权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述粘结部包括第一表面及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述第一表面与所述电极层粘接，至少一个粘结部的第二表面与所述摩擦层滑动接触。
3.如权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一部件的摩擦层带有第一电荷，所述第二部件的摩擦层带有与所述第一电荷相反极性的第二电荷。
4.如权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述衬底、所述电极层、所述粘结层及所述摩擦层的材质均为可透光材料。
5.如权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦层由氟化乙烯丙烯共聚物制成。
6.如权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述电极层由氧化铟锡、石墨烯、纳米银线中的一种制成。
7.如权利要求1-4任意一项所述的摩擦发电机，其特征在于，所述第一部件为朝向第一方向凸起的弧形结构，所述第一方向为所述第一部件背离所述第二部件一侧所在的方向，所述第二部件为朝向与所述第一方向相反的第二方向凸起的弧形结构。
8.如权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦层的表面包括微纳米结构。
9.如权利要求8所述的摩擦发电机，其特征在于，所述微纳米结构为半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、圆柱形中的至少一种。
10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的摩擦发电机。
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|---|---|---|---|
| CN201820424238.0U CN208316597U (zh) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | 摩擦发电机及电子装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110310470A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-08 | 北京科技大学 | 一种滑动静电式波纹网状集成控制装置及制备方法 |
| CN110995050A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 西安电子科技大学 | 放电摩擦发电机 |
| CN111271222A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-12 | 广东海洋大学 | 一种基于摩擦纳米发电的风能发电装置 |
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2018
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