CN220438234U - 一种放电测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及摩擦纳米发电技术领域，公开了一种放电测试装置，用于对摩擦起电的测试样品进行放电测试，测试样品包括叠置的第一电极和绝缘膜片，绝缘膜片的表面带电。放电测试装置包括加热台、第二电极以及静电计，加热台具有承载面，测试样品和第二电极依次叠放于承载面，第一电极位于绝缘膜片朝向承载面的一侧，加热台设有温度变化模块，温度变化模块用于提升承载面的温度，以使得承载面对测试样品加热，静电计通过两根导线分别与第一电极和第二电极连接。本实用新型公开的放电测试装置，能够对大面积摩擦起电样品进行测试，以便于研究摩擦电荷的势阱相关特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及摩擦纳米发电技术领域，特别涉及一种放电测试装置。
背景技术
摩擦纳米发电技术是利用摩擦在两表面生成静电荷，当接触表面分离时，静电荷的分离产生电势差，驱动绝缘表面下感应电极中的自由电荷定向移动，从而收集环境中的机械能，并转化为电能。
表面摩擦静电荷密度及稳定性是影响摩擦发电输出性能的主要因素，由于摩擦静电荷受限于表面不同深度的势阱中，势阱深度及分布对于表面静电荷的特性具有重要的影响。目前，一般通过热刺激放电的方式对样品进行测试，但测试的样品大小一般仅有数厘米，且须在真空腔中进行，难以操作，对于普通的摩擦起电样品并不适用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种放电测试装置，能够对大面积摩擦起电样品进行测试，以便于研究摩擦电荷的势阱相关特性。
本实用新型提供一种放电测试装置，用于对摩擦起电的测试样品进行放电测试，所述测试样品包括叠置的第一电极和绝缘膜片，所述绝缘膜片的表面带电；所述放电测试装置包括加热台、第二电极以及静电计；
所述加热台具有承载面，所述测试样品和所述第二电极依次叠放于所述承载面，所述第一电极位于所述绝缘膜片朝向所述承载面的一侧；
所述加热台设有温度变化模块，所述温度变化模块用于提升所述承载面的温度，以使得所述承载面对所述测试样品加热；
所述静电计通过两根导线分别与所述第一电极和所述第二电极连接。
本实用新型提供的放电测试装置，设置了加热台、第二电极、以及静电计，将加热台、测试样品以及第二电极通过堆叠的方式进行组装。加热台对测试样品加热后，形成热刺激电流，利用静电计能够记录第一电极和第二电极的电流信号，从而能够对摩擦电荷的势阱相关特性进行研究。由于本实用新型中的放电测试装置采用开放式堆叠结构进行测试，样品安装快速方便，能够实现对大面积摩擦起电的样品进行测试，提高了放电测试装置的适用范围。
在一些可能的实施方案中，还包括质量块，所述质量块位于所述第二电极背离所述测试样品的一侧。
在一些可能的实施方案中，所述质量块与所述第二电极之间设有绝缘板。
在一些可能的实施方案中，所述绝缘板在所述承载面所在的平面内的正投影覆盖所述质量块在所述承载面所在的平面内的正投影。
在一些可能的实施方案中，所述绝缘板的材料为无机氧化物或复合材料。
在一些可能的实施方案中，所述质量块作用于所述第二电极的压力为0.15N/cm2～0.25N/cm2。
在一些可能的实施方案中，所述绝缘膜片在所述承载面所在的平面内的正投影覆盖所述第一电极在所述承载面所在的平面内的正投影。
在一些可能的实施方案中，所述第一电极的厚度为50nm～50um。
在一些可能的实施方案中，所述绝缘膜片的厚度为50nm～100um。
在一些可能的实施方案中，所述加热台还设有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述承载面的温度。
附图说明
图1为本实用新型实施例中放电测试装置的一种结构示意图；
图2为图1中放电测试装置的一种爆炸结构示意图；
图3为图1中放电测试装置的一种剖面结构示意图；
图4为本实用新型实施例中测试样品的一种俯视结构示意图；
图5为测试样品未摩擦起电和摩擦起电后测试得到的热刺激放电电流的对比示意图。
图中：
100-加热台；110-承载面；200-测试样品；210-第一电极；220-绝缘膜片；300-第二电极；400-绝缘板；500-质量块；600-静电计。
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做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。
参考图3，本实用新型实施例中的测试样品200包括绝缘膜片220和第一电极210，第一电极210和绝缘膜片220叠层设置。在对测试样品200进行放电测试之前，可通过接触或者摩擦的方式使得绝缘膜片220上产生静电荷。
一并参考图1至图3，放电测试装置包括加热台100、第二电极300、绝缘板400、质量块500以及静电计600，加热台100具有承载面110，上述测试样品200、第二电极300、绝缘板400以及质量块500可依次堆叠设置于承载面110上。其中，测试样品200的第一电极210位于绝缘膜片220朝向承载面110的一侧，并且，第二电极300与绝缘膜片220贴合。
加热台100设有温度变化模块(图中未示出)，示例性地，温度变化模块设置于加热台100的内部，并与承载面110导热连接。温度变化模块能够以一定的方式升温，进而将热量传递给承载面110，承载面110将热量传递给测试样品200。
静电计600可通过两根导线分别与第一电极210和第二电极300连接，当测试样品200升温时，其表面电荷脱阱，形成热刺激放电电流。静电计600可用于实时测试第一电极210和第二电极300输出的热刺激电流信号，建立电流与温度的关系，并对此进行分析，从而可得到摩擦电荷的势阱相关特性。
质量块500能够对第二电极300施加压力，从而确保在测试时，第二电极300与绝缘膜片220之间的良好接触，保证绝缘膜片220表面的电荷能够尽可能多地移动至第二电极300上。同时，在第二电极300与质量块500之间设置绝缘板400，可避免质量块500与第二电极300直接接触，从而避免质量块500影响测试结果。
在本实施例中，质量块500的质量可以变化，从而调节其作用于绝缘板400(也即第二电极300)的压力，保证第二电极300与绝缘膜片220的良好接触。作为一种实施方案，质量块500作用于第二电极300上的压力范围可在0.15N/cm2～0.25N/cm2，优选地，质量块500作用于第二电极300上的压力可为0.2N/cm2。可以理解的，在上述压力范围下，既能够保证第二电极300与绝缘膜片220的良好接触，也不会压坏第二电极300或者测试样品200。
进一步地，如图3所示，绝缘板400在承载面110所在的平面内的正投影覆盖质量块500在承载面110所在的平面内的正投影，这样可保证质量块500只能够与绝缘板400之间直接接触，质量块500通过将压力作用于绝缘板400上，再由绝缘板400将作用力传递给第二电极300。由此，避免质量块500与第二电极300直接接触而影响测试结果。
在本实施例中，绝缘板400可由绝缘材料组成，例如，绝缘板400的材料可以为无机氧化物、复合材料等绝缘材料。上述材料不仅具有绝缘的特性，还具有一定的耐高温特性，以避免在加热台100的加热作用下发生变形而影响测试结果。
在一些实施例中，如图4所示，绝缘膜片220在承载面110所在的平面内的正投影覆盖第一电极210在承载面110所在的平面内的正投影，这样可避免测试过程中，第一电极210和第二电极300之间发生短路。
在本实施例中，绝缘膜片220在承载面110所在的平面内的正投影覆盖第一电极210在承载面110所在的平面内的正投影可理解为绝缘膜片220的边缘超出第一电极210的边缘，或者，也可理解为绝缘膜片220的边缘与第一电极210的边缘平齐。当绝缘膜片220的边缘与第一电极210的边缘平齐时，可使得第一电极210能够尽量覆盖起电的范围，从而保证测试结果。
在本实施例中，第一电极210的形状可与绝缘膜片220的形状相同，例如，当绝缘膜片220为圆形结构时，则第一电极210的形状也为圆形。当绝缘膜片220为方形结构时，则第一电极210的形状也为方形。同理，第二电极300的形状也可与绝缘膜片220的形状相同，这里不再详细叙述。
另外，第一电极210为惰性电极，其厚度可在50nm～50um。绝缘膜片220可以是半导体膜，其厚度可在50nm～100um。第二电极300可以为惰性电极，也可以通过在普通金属表面溅射或蒸镀惰性金属制备。
加热台100在对测试样品200加热时，可采用随时间线性升温的升温方式对测试样品200进行提温，由于线性升温的方式规律可循，这样可便于后续对测试样品200的分析。或者，在其它一些实施例中，加热台100在对测试样品200进行升温时，也可采用恒温的方式。
在一些实施例中，加热台100还可设置温度传感器(图中未示出)，该温度传感器可用于实时检测承载面110的温度，温度变化模块可根据承载面110的温度进行控温，防止承载面110过热而影响测试结果。基于此，加热台100还可设置控制模块，控制模块用于根据温度传感器检测到的温度控制温度变化模块的升温时间、升温温度等参数。
参考图5，图5示出了测试样品200未摩擦起电和摩擦起电后测试得到的热刺激放电电流的对比，在该试验过程中，升温方式为线性升温。由图5可以看出，在测试样品200摩擦起电后，测试样品200的热刺激放电电流曲线有明显的电流峰，这样，可通过分析电流曲线，得到摩擦电荷的势阱相关特性。
应当注意的是，本实用新型实施例中的放电测试装置不仅可适用于摩擦电荷的测试，也可以用于测试极化、放电等其它方法引入绝缘或半导体表面的电荷。
本实用新型实施例中的放电测试装置，设置了加热台、第二电极、绝缘板、质量块以及静电计，将加热台、测试样品、第二电极、绝缘板以及质量块通过堆叠的方式进行组装。加热台对测试样品加热后，形成热刺激电流，利用静电计能够记录第一电极和第二电极的电流信号，从而能够对摩擦电荷的势阱相关特性进行研究。由于本实用新型中的放电测试装置采用开放式堆叠结构进行测试，样品安装快速方便，能够实现对大面积摩擦起电的样品进行测试，提高了放电测试装置的适用范围。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种放电测试装置，其特征在于，用于对摩擦起电的测试样品进行放电测试，所述测试样品包括叠置的第一电极和绝缘膜片，所述绝缘膜片的表面带电；所述放电测试装置包括加热台、第二电极以及静电计；
所述加热台具有承载面，所述测试样品和所述第二电极依次叠放于所述承载面，所述第一电极位于所述绝缘膜片朝向所述承载面的一侧；
所述加热台设有温度变化模块，所述温度变化模块用于提升所述承载面的温度，以使得所述承载面对所述测试样品加热；
所述静电计通过两根导线分别与所述第一电极和所述第二电极连接。
2.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，还包括质量块，所述质量块位于所述第二电极背离所述测试样品的一侧。
3.根据权利要求2所述的放电测试装置，其特征在于，所述质量块与所述第二电极之间设有绝缘板。
4.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述绝缘板在所述承载面所在的平面内的正投影覆盖所述质量块在所述承载面所在的平面内的正投影。
5.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述绝缘板的材料为无机氧化物或复合材料。
6.根据权利要求2所述的放电测试装置，其特征在于，所述质量块作用于所述第二电极的压力为0.15N/cm2～0.25N/cm2。
7.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，所述绝缘膜片在所述承载面所在的平面内的正投影覆盖所述第一电极在所述承载面所在的平面内的正投影。
8.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，所述第一电极的厚度为50nm～50um。
9.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，所述绝缘膜片的厚度为50nm～100um。
10.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，所述加热台还设有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述承载面的温度。
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