WO2014101395A1 - 儿童玩具 - Google Patents

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WO2014101395A1
WO2014101395A1 PCT/CN2013/079673 CN2013079673W WO2014101395A1 WO 2014101395 A1 WO2014101395 A1 WO 2014101395A1 CN 2013079673 W CN2013079673 W CN 2013079673W WO 2014101395 A1 WO2014101395 A1 WO 2014101395A1
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WO
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friction
electrode layer
layer
nano
polymer
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/079673
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English (en)
French (fr)
Inventor
徐传毅
Original Assignee
纳米新能源（唐山）有限责任公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00—Drive mechanisms for toys in general
    • A63H29/22—Electric drives

Definitions

  • the invention relates to the field of toys, in particular to a children's toy.
  • the invention provides a children's toy for solving the problem that the children's toys in the prior art must provide electric energy through an external power source or a battery device, and the self-power supply cannot be realized.
  • a children's toy comprising: a nano-friction generator, a drive circuit coupled to the nano-friction generator, and an electrical component coupled to the drive circuit.
  • the nano-friction generator supplies power to the children's toy, and the self-supply power supply can be realized without an external power source or the battery device, thereby solving the limitation of the moving range of the toy when the power is supplied by the external power source in the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a children's toy provided by an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic structural view of a driving circuit in a children's toy according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a nano-friction generator in a children's toy provided by an embodiment of the present invention
  • 4 is a schematic structural view of Embodiment 1 of a nano-friction generator in a children's toy provided by an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a schematic view showing a modified structure of the nano-friction generator shown in Figure 4.
  • FIG. 6 is a schematic structural view of a second embodiment of a nano-friction generator in a children's toy according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a schematic view showing a modified structure of the nano-friction generator shown in Figure 6;
  • FIG. 8 is a schematic structural view of Embodiment 3 of a nano-friction generator in a children's toy according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic view showing a modified structure of the nano-friction generator shown in Figure 8.
  • Fig. 10 is a schematic view showing a modified structure of the nano-friction generator shown in Fig. 9.
  • Fig. 11 is a view showing the configuration of a fourth embodiment of the nano-friction generator in the children's toy according to the embodiment of the present invention.
  • the invention provides a children's toy for solving the problem that the children's toys in the prior art must provide electric energy through an external power source or a battery device, and the self-power supply cannot be realized.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a children's toy according to an embodiment of the present invention.
  • the child toy includes: a nano friction generator 11 , a driving circuit 12 connected to the nano friction generator 11 , and The electric component 13 to which the drive circuit 12 is connected.
  • the nano-friction generator 11 can be disposed on the child toy body and can be directly or indirectly touched by the user.
  • the user presses or squeezes the nano-friction generator 11 on the children's toy, causing the nano-friction generator 11 to mechanically deform, thereby converting mechanical energy into electrical energy.
  • the drive circuit 12 is used to perform necessary conversion of the electric energy generated by the nano-friction generator 11, and supplies the converted electric energy to the electric component 13 of the children's toy.
  • the type of the electrical component 13 can be determined according to the function of the children's toy.
  • the electrical component can include one or more of the following devices: a light emitting device, a sound emitting device, and a vibration device.
  • the light emitting device can pass How can components be illuminated, such as: ultra-high brightness LEDs, high-brightness LEDs, ordinary LEDs, LCDs, etc.
  • the blinking mode of the light emitting device can be controlled by a single chip circuit to achieve entertainment effects.
  • the sounding device can be realized by any component capable of sounding, for example: a buzzer, etc., wherein the buzzer can also be controlled by a single-chip circuit, and even a song can be played to achieve entertainment effects.
  • the vibrating device can be realized by any vibrating element, for example: a vibrating motor or the like.
  • Fig. 2 shows a detailed structural diagram of the drive circuit 12.
  • the driving circuit 12 includes an amplifier 121 and an AC/DC converter 122, wherein an input end of the amplifier 121 is connected to an output of the nano-friction generator 11, an output of the amplifier 121 and an input of the AC-DC converter 122. Connected to the end.
  • the output of the AC/DC converter 122 is connected to the consumer 13 .
  • the amplifier 121 is mainly used to amplify the voltage and/or current generated by the nano-friction generator 11, and the amplified voltage and/or current is supplied to the AC-DC converter 122 for AC-DC conversion.
  • the AC/DC converter 122 further includes: a rectifier circuit 1221, a filter circuit 1222, and a voltage stabilization circuit 1223.
  • the rectifying circuit 1221 is configured to rectify the AC power outputted by the amplifier 121, thereby converting the alternating current whose magnitude and direction change with time into a unidirectional pulsating direct current whose direction does not change with time and whose magnitude changes with time.
  • the filter circuit 1222 is configured to filter out the remaining AC component of the unidirectional pulsating direct current output by the rectifier circuit 1221, thereby obtaining a relatively stable direct current.
  • the voltage stabilizing circuit 1223 is configured to further perform a voltage stabilization process on the relatively stable DC power output from the filter circuit 1222 to obtain a constant voltage value.
  • the specific circuit devices and parameters of the rectifier circuit 1221, the filter circuit 1222, and the voltage stabilization circuit 1223 can be flexibly designed as needed.
  • the electrical energy generated by the nano-friction generator can be converted to electrical energy suitable for powering electrical components by the drive circuit described above.
  • the above-mentioned driving circuit 12 may further include: an energy storage component 123 and a control switch 124, wherein the energy storage component 123 Connected to the output of the AC-DC converter 122, specifically, the energy storage element 123 is connected to the output of the voltage stabilization circuit 1223, and the control switch 124 is connected between the energy storage element 123 and the consumer 13 .
  • the above-mentioned energy storage component 123 can be flexibly selected from components such as a lithium battery, a nickel-hydrogen battery, and a super capacitor, as long as it can be implemented.
  • the purpose of storing electrical energy is now.
  • the specific form of the control switch 124 is not limited, as long as the control circuit can be turned on and off, thereby realizing the effect of controlling the switching of the electric component 13.
  • the control switch 124 can be one or more of the following switches: a spring switch, a push button switch, a vibration switch, and a voice switch.
  • the control switch 124 can be controlled by a single chip circuit, for example, the light emitting device in the electric component 13 can be controlled to be turned on, and the sound emitting device can be controlled. Alternatively, the control sounding device is turned on and the light emitting device is turned off; or, the light emitting device and the sound emitting device can be controlled to be turned on or off at the same time.
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a nano-friction generator in a children's toy.
  • the nano-friction generator includes: The first electrode layer 31, the first polymer layer 32, and the friction electrode layer 33; wherein the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33 are voltage and current output electrodes of the nano friction generator.
  • the nano-friction generator shown in FIG. 3 generates a potential difference between the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33 by the friction between the first polymer layer 32 and the friction electrode layer 33, thereby forming a voltage and/or Or current.
  • the improved scheme of the nano-friction generator of Fig. 3 is further given by several preferred embodiments:
  • the nano-friction generator provided in the first embodiment is shown in FIG.
  • the nano-friction generator includes a first electrode layer 31, a first polymer layer 32, and a friction electrode layer 33 which are sequentially stacked; the first polymer layer 32 is disposed on the surface of the friction electrode layer 33 Nanopores 4.
  • the first polymer layer 32 is in contact with the opposite surface of the friction electrode layer 33, and induces electric charges at the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33; the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33 are nano-triboelectric power generation.
  • the voltage and current output electrodes of the machine is shown in FIG.
  • the nano-friction generator includes a first electrode layer 31, a first polymer layer 32, and a friction electrode layer 33 which are sequentially stacked; the first polymer layer 32 is disposed on the surface of the friction electrode layer 33 Nanopores 4.
  • the first polymer layer 32 is in contact with the opposite surface of the friction electrode layer 33, and induces electric charges at the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33
  • the nano-friction generator shown in FIG. 4 is a high-power nano-friction generator.
  • the friction electrode layer 33 and the first high-molecular polymer in the nano-friction generator The surface of layer 32 rubs against each other to generate an electrostatic charge, and the generation of static charge causes the first electrode layer
  • the capacitance between the 31 and the friction electrode layer 33 is changed, resulting in a potential difference between the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33. Due to the existence of a potential difference between the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33, free electrons will flow from the side having the lower potential to the side having the higher potential through the external circuit, thereby forming a current in the external circuit.
  • the material of the first polymer layer 32 is polyvinylidene fluoride (PVDF) having a thickness of 0.5 to 1.2 mm (preferably 1 mm), and is provided on the surface of the friction electrode layer 33.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Nanopores 4 The size of each nanopore 4, that is, the width and depth, can be selected according to the needs of the application.
  • the preferred size of the nanopore 4 is: a width of 10-100 nm and a depth of 4-50 ⁇ .
  • the plurality of nanopores 4 may be uniformly or unevenly distributed on the surface of the first polymer layer 32.
  • the nanoholes 4 are uniformly distributed on the surface of the first polymer layer 32, and the nanopore The number of 4 can be adjusted according to the current value and voltage value to be outputted.
  • the plurality of nanoholes 4 are uniformly distributed with a hole pitch of 2-30 ⁇ m, and more preferably a uniform distribution of average pore spacing of 9 ⁇ m.
  • the preferred friction electrode layer 33 is made of a metal or an alloy, wherein the metal is gold, silver, platinum, palladium, aluminum, nickel, copper, titanium, chromium, tin, iron, manganese, phase, tungsten or vanadium; Aluminum alloy, titanium alloy, magnesium alloy, niobium alloy, copper alloy, alloy, manganese alloy, nickel alloy, lead alloy, tin alloy, cadmium alloy, niobium alloy, indium alloy, gallium alloy, tungsten alloy, molybdenum alloy, niobium alloy Or a tantalum alloy, more preferably the friction electrode layer 33 is made of copper or aluminum and has a thickness of 0.05 to 0.2 mm.
  • the first electrode layer 31 is not particularly limited in terms of materials used, and materials capable of forming a conductive layer are all within the scope of the present invention, such as indium tin oxide, graphene, silver nanowire film, metal or alloy, wherein the metal is Gold, silver, platinum, palladium, aluminum, nickel, copper, titanium, chromium, tin, iron, manganese, phase, tungsten or vanadium; alloys are aluminum alloys, titanium alloys, magnesium alloys, niobium alloys, copper alloys, alloys, Manganese alloy, nickel alloy, lead alloy, tin alloy, cadmium alloy, niobium alloy, indium alloy, gallium alloy, tungsten alloy, molybdenum alloy, niobium alloy or niobium alloy. Ben The preferred first electrode layer 31 material is copper or aluminum and has a thickness of 0.05 to 0.2 mm.
  • nano-holes 4 are further provided on the surface of the first polymer layer 32.
  • the nano-friction generator uses the first polymer layer 32 having a plurality of nano-holes 4 to rub with the friction electrode layer 33, and the surface roughness of the first polymer layer 32 is increased due to the disposed nano-holes 4, thereby increasing Frictional power;
  • each of the nanoholes 4 is equivalent to a microcapacitor, which can function to store electric charges, avoiding the instantaneous release of triboelectric electricity, thereby increasing the voltage output between the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33.
  • / or current value the high energy output of the nano-friction generator is realized.
  • the friction electrode layer 33 in the nano friction generator shown in FIG. 4 is outwardly changed to form a convex surface with respect to the first polymer layer 32, and is in the friction electrode layer 33 and the first A gap is formed between the polymer layers 32 so that the two friction surfaces can automatically bounce without being subjected to force, as shown in FIG.
  • the protection range of the present invention is that at least one of the friction electrode layer 33 and the first polymer layer 32 is outwardly changed to form a convex surface, so that the friction electrode layer 33 and the first polymer layer 32 are formed. gap.
  • the length ratio of the first polymer layer 32 to the friction electrode layer 33 of 21:20 or 20:21 a high-power nano-friction generator with a shape change structure is obtained.
  • the nano-friction generator provided in the second embodiment is shown in FIG. 6.
  • the difference between the nano-friction generator shown in FIG. 6 and the nano-friction generator in the first embodiment shown in FIG. 4 is that the friction electrode layer 33 further includes a friction film layer 331 and a second electrode layer 332, and the friction film layer 331 is opposite.
  • the first polymer layer 32 is provided.
  • the first polymer layer 32 is in contact with the opposite surface of the friction film layer 331 and induces electric charges at the first electrode layer 31 and the second electrode layer 332; the first electrode layer 31 and the second electrode layer 332 are nanometers. Friction generator voltage and current output electrodes, ie Meter friction generator output.
  • the material of the second electrode layer 332 may be selected according to the first electrode layer 31, such as indium tin oxide, graphene, silver nanowire film, metal or alloy, wherein the metal is gold, silver, platinum, palladium, aluminum. , nickel, copper, titanium, chromium, tin, iron, manganese, phase, tungsten or vanadium; alloys are aluminum alloys, titanium alloys, magnesium alloys, niobium alloys, copper alloys, alloys, manganese alloys, nickel alloys, lead alloys, Tin alloy, cadmium alloy, niobium alloy, indium alloy, gallium alloy, tungsten alloy, molybdenum alloy, niobium alloy or niobium alloy.
  • the preferred second electrode layer 332 material of the present invention is copper or aluminum having a thickness of 0.05 to 0.2 mm.
  • the material of the first polymer layer 32 is also polyvinylidene fluoride (PVDF), and its thickness is 0.5-1.2 mm. (preferably 1 mm), and a plurality of nanopores 4 are provided on the surface of the friction electrode layer 33.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the material for the friction film layer 331 may be a fiber film (paper) or a polyvinyl chloride (PVC) or the like, and has a thickness of 0.2 to 1.5 mm.
  • the material used for the friction film layer 331 is preferably coated paper or kraft paper, etc.
  • the pairing of the two materials of the friction layer in contact with each other is a very important factor.
  • PVDF polyvinylidene fluoride film
  • the friction electrode layer 33 in the nano-friction generator shown in FIG. 6 as a whole is outwardly changed with respect to the first polymer layer 32 to form a convex surface, and is in the friction electrode layer 33.
  • a gap is formed with the first polymer layer 32 so that the two friction surfaces can automatically bounce without being subjected to force, as shown in FIG.
  • the protection range of the present invention is a friction electrode At least one of the layer 33 and the first polymer layer 32 is outwardly changed to form a convex surface such that a gap is formed between the friction electrode layer 33 and the first polymer layer 32.
  • a high-power nano-friction generator with a shape change structure is obtained according to the length ratio of the first polymer layer 32 to the friction electrode layer 33 of 21:20 or 20:21.
  • the nano-friction generator provided in the third embodiment is similar to the structure of the first embodiment, and the main difference is that the nano-hole in the first embodiment is replaced with a micro-scale concave-convex structure.
  • the nano-friction generator shown in FIG. 8 includes: a first electrode layer 31, a first polymer layer 32, and a friction electrode layer 33 which are sequentially stacked; the first polymer layer 32 and the friction electrode layer 33 are opposite each other. At least one of the two faces disposed is provided with a micro-scale relief structure (not shown); the first electrode layer 31 and the friction electrode layer 33 are nano-friction generator voltage and current output electrodes.
  • the first polymer layer 32 is not provided with a micro-scale uneven structure on the surface of the friction electrode layer 33, and only the surface of the friction electrode layer 33 is provided with a micro-scale uneven structure.
  • the surface of the first polymer layer 32 is provided with a micro-scale uneven structure on the surface of the friction electrode layer 33, and the surface of the friction electrode layer 33 is not provided with a micro-scale uneven structure.
  • FIG. 9 shows another modified implementation of the nano-friction generator of FIG. 8.
  • the nano-friction generator includes a first electrode layer 31, a first polymer layer 32, which are sequentially stacked. a friction electrode layer 33, a second polymer layer 36, and a second electrode layer 37; wherein the friction electrode layer 33 is disposed between the first polymer layer 32 and the second polymer layer 36;
  • the polymer polymer layer 32 is provided with a micron-order uneven structure on at least one of the surface of the friction electrode layer 33 and the surface of the friction electrode layer 33 with respect to the first polymer layer 32 (not shown;);
  • the second polymer layer 36 is provided with a micron-convex structure on at least one of the surface of the friction electrode layer 33 and the surface of the friction electrode layer 33 with respect to the second polymer layer 36 (not shown).
  • the first electrode layer 31 and the second electrode layer 37 are connected in series as one output electrode of the nano friction generator voltage and current; the friction electrode layer 33 is another output electrode of the nano friction generator voltage
  • the friction electrode layer 33 of the nano-friction generator of FIG. 9 may further include a third electrode layer 61, a third polymer layer 62, and a plurality of layers disposed in this order.
  • the fourth electrode layer 63 At least one of the two opposite faces of the first polymer layer 32 and the third electrode layer 61 is provided with a micron-sized uneven structure; and/or, the second polymer layer 36 and At least one of the two opposite faces of the fourth electrode layer 63 is provided with a micron-order uneven structure (not shown).
  • the materials of the third electrode layer 61 and the fourth electrode layer 63 may be selected according to the friction electrode layer 33 in the first embodiment, such as a metal or an alloy, wherein the metal is gold, silver, platinum, palladium, aluminum, nickel, Copper, titanium, chromium, tin, iron, manganese, phase, tungsten or vanadium; alloys are aluminum alloys, titanium alloys, magnesium alloys, niobium alloys, copper alloys, alloys, manganese alloys, nickel alloys, lead alloys, tin alloys, Cadmium alloy, niobium alloy, indium alloy, gallium alloy, tungsten alloy, molybdenum alloy, niobium alloy or niobium alloy.
  • a metal or an alloy wherein the metal is gold, silver, platinum, palladium, aluminum, nickel, Copper, titanium, chromium, tin, iron, manganese, phase, tungsten or vanadium; alloys are aluminum alloys, titanium alloys, magnesium alloys
  • the materials of the first polymer layer 32 and the second polymer layer 36 may be the same or different, and are independently selected from the group consisting of a polyimide film, an aniline furfural resin film, a polyacetal film, and B.
  • the third polymer layer 62 is mainly used to be placed between the third electrode layer 61 and the fourth electrode layer 63 to prevent electrical contact between the third electrode layer 61 and the fourth electrode layer 63, thereby Insulation. Therefore, the material of the third polymer layer 62 may be selected from the group consisting of a polyimide film, an aniline resin film, a polyacetal film, an ethyl cellulose film, a polyamide film, a melamine furfural film, and a polyethylene film.
  • Alcohol succinate film cellulose film, cellulose acetate film, polyethylene adipate film, poly(phenylene terephthalate film), fiber (recycled) sponge film, polyurethane elastomer Film, styrene propylene copolymer film, styrene butadiene copolymer film, rayon film, polydecyl methacrylate film, polyvinyl alcohol film, polyisobutylene film, polyethylene terephthalate film , polyvinyl butyral film, furfural phenol polycondensate film, neoprene film, butadiene propylene copolymer film, natural rubber film, polyacrylonitrile film, propylene Any one of the nitrile vinyl chloride copolymer films preferably has a thickness of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 200 ⁇ m.
  • the first polymer layer 32 shown in FIG. 10 is stacked in contact with the third electrode layer 61 of the friction electrode layer, and the second polymer layer 36 is overlapped with the fourth electrode layer 63 of the friction electrode layer. There is no bond between the layers.
  • the edge of the nano-friction generator is sealed with a common tape to ensure proper contact between the polymer layer and the friction electrode layer.
  • the first electrode layer 31 and the second electrode layer 37 are connected in series as one output electrode of the nano friction generator voltage and current; the third electrode layer 61 and the fourth electrode layer 63 of the friction electrode layer are connected in series to the nano friction generator voltage and current Another output electrode.
  • the nano-friction generator provided in the fourth embodiment is shown in Fig. 11, and its structure is similar to that of the second embodiment. The main difference is that the nanopore in the second embodiment is replaced by a micron-sized concave-convex structure.
  • the nano-friction generator includes: a first electrode layer 31, a first polymer layer 32, and a friction electrode layer 33 which are sequentially stacked, and the friction electrode layer 33 includes a laminated friction film.
  • the layer 331 and the second electrode layer 332, and the rubbing film layer 331 are disposed opposite to the first polymer layer 32.
  • the first electrode layer 31 and the second electrode layer 332 are voltage and current output electrodes of the nano friction generator. At least one of the two faces of the friction film layer 331 and the first polymer layer 32 is provided with a micron-order uneven structure.
  • the micron-sized uneven structure in the third embodiment and the fourth embodiment can be directly formed at the time of film preparation, and the surface of the high molecular polymer layer can be formed into an irregular micron-order uneven structure by a grinding method.
  • the shape of the micron-sized uneven structure may be striped, cubic, quadrangular, or cylindrical, or the like.
  • the micron-sized relief structure is generally a regular micron-scale relief structure. Through the micro-scale uneven structure, the friction effect can be enhanced and the power generation efficiency can be improved.
  • nano-friction generators are described by the four embodiments described above.
  • the first embodiment and the second embodiment nanopores are disposed, and the power generation effect can be improved through the nanopores;
  • the third embodiment and the fourth embodiment are provided with a rice-level concave-convex structure, and the power generation effect can be improved by the rice-level concave-convex structure.
  • the first embodiment and the third embodiment mainly generate electricity by friction between the high molecular polymer and the metal
  • the second embodiment and the fourth embodiment mainly generate electricity by friction between the high molecular polymer and the high molecular polymer.
  • the children's toy in the embodiment of the present invention may select the nano friction generator in any of the above embodiments to supply power according to needs.
  • the number of nano friction generators in the children's toy may be plural, and the plurality of nano friction generators are connected in series and/or in parallel to increase the output voltage and/or current.
  • the plurality of nano friction generators may be disposed by tiling or by lamination.
  • the nano-friction generator supplies power to the children's toy, and the self-supply power supply can be realized without an external power source or the battery device, thereby solving the limitation of the moving range of the toy when the power is supplied by the external power source in the prior art.

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Abstract

本发明公开了一种儿童玩具，用以解决现有技术中的儿童玩具必须通过外接电源或电池设备提供电能、无法实现自给供电的问题。该儿童玩具包括：纳米摩擦发电机，与所述纳米摩擦发电机相连的驱动电路，以及与所述驱动电路相连的用电部件。本发明实施例中，通过纳米摩擦发电机为儿童玩具供电，无需外接电源或电池设备就能实现自给供电，从而解决了现有技术中存在的通过外接电源供电时限制了玩具的移动范围，通过电池供电时既浪费能源又污染环境的问题。

Description

儿童玩具
技术领域
本发明涉及玩具领域， 特别涉及一种儿童玩具。
背景技术
随着生活水平的日益提高，儿童玩具的种类和功能也越来越丰富。 目前， 多数儿童玩具都是通过外接电源或电池进行供电的。 但是， 外接电源限制了 玩具的活动范围，而电池由于电量有限， 当电量用尽后玩具就无法继续使用， 虽然可以通过更换电池来使玩具继续使用， 但是， 由于更换电池操作繁瑣，
4艮多幼小的儿童无法独立完成。 另外， 废弃的电池不仅污染环境， 还浪费能 源。 发明内容
本发明提供了一种儿童玩具， 用以解决现有技术中的儿童玩具必须通过 外接电源或电池设备提供电能、 无法实现自给供电的问题。
一种儿童玩具， 包括： 纳米摩擦发电机， 与所述纳米摩擦发电机相连的 驱动电路， 以及与所述驱动电路相连的用电部件。
本发明实施例中， 通过纳米摩擦发电机为儿童玩具供电， 无需外接电源 或电池设备就能实现自给供电， 从而解决了现有技术中存在的通过外接电源 供电时限制了玩具的移动范围， 通过电池供电时既浪费能源又污染环境的问 题。 附图概述
图 1示出了本发明实施例提供的儿童玩具的一种结构示意图；
图 2示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的驱动电路的结构示意图； 图 3示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的纳米摩擦发电机的结构示 意图； 图 4示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的纳米摩擦发电机的实施例 一的结构示意图；
图 5示出了图 4所示的纳米摩擦发电机的改进结构的示意图；
图 6示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的纳米摩擦发电机的实施例 二的结构示意图；
图 7示出了图 6所示的纳米摩擦发电机的改进结构的示意图；
图 8示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的纳米摩擦发电机的实施例 三的结构示意图；
图 9示出了图 8所示的纳米摩擦发电机的改进结构的示意图；
图 10示出了图 9所示的纳米摩擦发电机的改进结构的示意图； 图 11 示出了本发明实施例提供的儿童玩具中的纳米摩擦发电机的实施 例四的结构示意图。
本发明的较佳实施方式
为充分了解本发明之目的、 特征及功效， 借由下述具体的实施方式， 对 本发明做详细说明， 但本发明并不仅仅限于此。
本发明提供了一种儿童玩具， 用以解决现有技术中的儿童玩具必须通过 外接电源或电池设备提供电能、 无法实现自给供电的问题。
图 1示出了本发明实施例提供的儿童玩具的一种结构示意图， 如图 1所 示， 该儿童玩具包括： 纳米摩擦发电机 11 , 与纳米摩擦发电机 11相连的驱 动电路 12, 以及与驱动电路 12相连的用电部件 13。
其中，纳米摩擦发电机 11可以设置在儿童玩具本体上且能够被用户直接 或间接触摸到的位置上。 当需要发电时， 用户按压或挤压儿童玩具上的纳米 摩擦发电机 11 , 促使纳米摩擦发电机 11发生机械形变， 从而将机械能转换 为电能。驱动电路 12用于对纳米摩擦发电机 11产生的电能进行必要的转换， 并将转换后的电能提供给儿童玩具的用电部件 13。 其中， 用电部件 13的类 型可根据该儿童玩具的功能确定， 例如， 该用电部件可以包括以下器件中的 一个或多个： 发光器件、 发声器件和振动器件。 其中， 发光器件可以通过任 何能够发光的元件实现， 例如： 超高亮度 LED、 高亮度 LED、 普通 LED、 LCD等。 另外， 发光器件的闪烁方式可以通过一个单片机电路来进行控制， 以达到娱乐的效果。 发声器件可以通过任何能够发声的元件实现， 例如： 蜂 鸣器等， 其中， 蜂鸣器也可以通过一个单片机电路进行控制， 甚至还可以演 奏歌曲，从而达到娱乐的效果。振动器件可以通过任何能够振动的元件实现， 例如： 可以是振动马达等。
下面首先描述一下本实施例中的驱动电路 12的结构。 图 2示出了驱动 电路 12的具体结构示意图。 如图 2所示， 驱动电路 12包括放大器 121和交 直流转换器 122 , 其中，放大器 121的输入端与纳米摩擦发电机 11的输出端 相连， 放大器 121的输出端与交直流转换器 122的输入端相连。 交直流转换 器 122的输出端与用电部件 13相连。 其中， 放大器 121主要用于对纳米摩 擦发电机 11产生的电压和 /或电流进行放大， 并将放大后的电压和 /或电流提 供给交直流转换器 122进行交直流转换。
具体地， 上述交直流转换器 122进一步包括： 整流电路 1221、 滤波电路 1222以及稳压电路 1223。 其中， 整流电路 1221用于对放大器 121输出的交 流电能进行整流， 从而把大小和方向都随时间变化的交流电转变为方向不随 时间变化， 大小随时间变化的单向脉动直流电。 滤波电路 1222, 用于将整流 电路 1221 输出的单向脉动直流电中剩余的交流分量滤除， 从而得到相对比 较稳定的直流电。 稳压电路 1223 , 用于对滤波电路 1222输出的比较稳定的 直流电进一步进行稳压处理， 得到恒定的电压值。 具体地， 整流电路 1221、 滤波电路 1222和稳压电路 1223的具体电路器件和参数可根据需要进行灵活 地设计。
通过上面描述的驱动电路就可以将纳米摩擦发电机产生的电能转换成 适合为用电部件供电的电能。 进一步地， 为了对纳米摩擦发电机产生的电能 进行存储， 并对用电部件的开关进行控制， 上述的驱动电路 12还可以进一 步包括： 储能元件 123和控制开关 124, 其中， 储能元件 123与交直流转换 器 122的输出端相连， 具体地， 储能元件 123与稳压电路 1223的输出端相 连， 控制开关 124连接在储能元件 123和用电部件 13之间。 上述的储能元 件 123可以灵活选用锂电池、 镍氢电池、 超级电容等元件实现， 只要能够实 现储存电能的目的即可。 本发明实施例中对控制开关 124的具体形式不做限 定， 只要能够实现控制电路通断， 从而实现控制用电部件 13 开关的效果即 可。 例如， 控制开关 124可以是下述开关中的一种或多种： 弹簧开关、 按钮 开关、 震动开关和声控开关。 另外， 当用电部件 13 包括发光器件、 发声器 件以及振动器件中的多个时， 控制开关 124可以通过一个单片机电路进行控 制， 例如， 可以控制用电部件 13 当中的发光器件开启， 而发声器件关闭； 或者， 控制发声器件开启， 而发光器件关闭； 或者， 还可以控制发光器件和 发声器件同时开启或关闭。
下面详细描述一下本发明实施例中的纳米摩擦发电机的具体结构： 图 3示出了儿童玩具中的纳米摩擦发电机的结构示意图， 如图 3所示， 纳米摩擦发电机包括： 依次层叠设置的第一电极层 31 , 第一高分子聚合物层 32 , 以及摩擦电极层 33 ; 其中， 第一电极层 31和摩擦电极层 33为纳米摩擦 发电机的电压和电流输出电极。
图 3所示的纳米摩擦发电机通过第一高分子聚合物层 32和摩擦电极层 33之间的摩擦， 在第一电极层 31和摩擦电极层 33之间产生电势差， 由此形 成电压和 /或电流。
为了进一步提高图 3 中的纳米摩擦发电机所产生的电压和 /或电流的强 度， 下面通过几个优选实施例进一步给出图 3中的纳米摩擦发电机的改进方 案：
实施例一、
实施例一提供的纳米摩擦发电机如图 4所示。 该纳米摩擦发电机包括依 次层叠设置的第一电极层 31 , 第一高分子聚合物层 32 , 以及摩擦电极层 33 ; 第一高分子聚合物层 32相对摩擦电极层 33的面上设有多个纳米孔 4。 第一 高分子聚合物层 32与摩擦电极层 33的相对表面接触摩擦， 并在第一电极层 31和摩擦电极层 33处感应出电荷； 第一电极层 31和摩擦电极层 33为纳米 摩擦发电机的电压和电流输出电极。
图 4所示的纳米摩擦发电机为一种高功率纳米摩擦发电机， 当该纳米摩 擦发电机的各层向下弯曲时， 纳米摩擦发电机中的摩擦电极层 33 与第一高 分子聚合物层 32表面相互摩擦产生静电荷， 静电荷的产生会使第一电极层 31和摩擦电极层 33之间的电容发生改变，从而导致第一电极层 31和摩擦电 极层 33之间出现电势差。 由于第一电极层 31和摩擦电极层 33之间电势差 的存在， 自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧， 从而在 外电路中形成电流。 当该纳米摩擦发电机的各层恢复到原来状态时， 这时形 成在第一电极层 31和摩擦电极层 33之间的内电势消失， 此时已平衡的第一 电极层 31和摩擦电极层 33之间将再次产生反向的电势差， 则自由电子通过 外电路形成反向电流。 通过反复摩擦和恢复， 就可以在外电路中形成周期性 的交流电。
在本实施方式中， 第一高分子聚合物层 32 所用材料是聚偏氟乙烯 ( PVDF ) , 其厚度为 0.5-1.2mm (优选 1mm ) , 且其相对摩擦电极层 33的 面上设有多个纳米孔 4。 其中， 每个纳米孔 4的尺寸， 即宽度和深度， 可以 根据应用的需要进行选择， 优选的纳米孔 4的尺寸为： 宽度为 10-100nm以 及深度为 4-50μηι。这些多个纳米孔 4可以均匀也可以不均匀的分布在第一高 分子聚合物层 32的面上， 优选纳米孔 4均勾的分布在第一高分子聚合物层 32的面上， 纳米孔 4的数量可以根据需要输出的电流值和电压值进行调整， 优选的这些多个纳米孔 4是孔间距为 2-30μηι的均匀分布， 更优选的平均孔 间距为 9μηι的均匀分布。
根据发明人的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子， 因此采用金属电极与高分子聚合物层摩擦也能提高能量输出。 因此， 优选的 摩擦电极层 33 所用材料是金属或合金， 其中金属是金、 银、 铂、 钯、 铝、 镍、 铜、 钛、 铬、 锡、 铁、 锰、 相、 钨或钒； 合金是铝合金、 钛合金、 镁合 金、 铍合金、 铜合金、 辞合金、 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， 更优选的摩 擦电极层 33材料是铜或铝， 厚度为 0.05-0.2mm。 第一电极层 31对所用材料 没有特殊规定， 能够形成导电层的材料都在本发明的保护范围之内， 例如是 铟锡氧化物、 石墨烯、 银纳米线膜、 金属或合金， 其中金属是金、 银、 铂、 钯、 铝、 镍、 铜、 钛、 铬、 锡、 铁、 锰、 相、 钨或钒； 合金是铝合金、 钛合 金、 镁合金、 铍合金、 铜合金、 辞合金、 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。 本 发明优选的第一电极层 31材料是铜或铝， 厚度为 0.05-0.2mm。
图 4所示的纳米摩擦发电机与图 3所示的纳米摩擦发电机的主要区别在 于： 在第一高分子聚合物层 32的表面进一步设置了纳米孔 4。 纳米摩擦发电 机采用具有多个纳米孔 4的第一高分子聚合物层 32与摩擦电极层 33进行摩 擦， 由于设置的纳米孔 4使得第一高分子聚合物层 32表面粗糙度增加， 增 加了摩擦电量； 另外， 每一个纳米孔 4相当于一个微型电容， 能够起到存储 电荷的作用， 避免了摩擦电在瞬间释放， 从而增加了第一电极层 31 和摩擦 电极层 33之间输出的电压和 /或电流值， 实现了纳米摩擦发电机的高能量输 出。
可选地， 为了进一步提高发电效果， 图 4所示的纳米摩擦发电机中的摩 擦电极层 33相对第一高分子聚合物层 32向外换起形成凸面， 并在摩擦电极 层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙， 使两个摩擦面在不受力的情 况下能够自动弹起， 如图 5所示。
虽然上文仅示例性描述了摩擦电极层 33 向外换起的换形结构高功率纳 米摩擦发电机， 应当理解的是， 基于本发明的优选实施方式， 本领域技术人 员很容易实现第一高分子聚合物层 32相对摩擦电极层 33 向外换起形成凸 面， 并在摩擦电极层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙， 使两个摩 擦面在不受力的情况下能够自动弹起。 因此， 本发明的保护范围是摩擦电极 层 33和第一高分子聚合物层 32中的至少一层向外换起形成凸面， 使得摩擦 电极层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙。在一个具体实施方式中， 依照第一高分子聚合物层 32与摩擦电极层 33的长度比为 21 :20或 20: 21 , 得到了换形结构高功率纳米摩擦发电机。
实施例二、
实施例二提供的纳米摩擦发电机如图 6所示。 图 6所示的纳米摩擦发电 机与图 4所示的实施例一中的纳米摩擦发电机的区别在于： 摩擦电极层 33 进一步包括摩擦薄膜层 331和第二电极层 332 , 摩擦薄膜层 331相对第一高 分子聚合物层 32设置。 第一高分子聚合物层 32与摩擦薄膜层 331的相对表 面接触摩擦， 并在第一电极层 31和第二电极层 332处感应出电荷； 第一电 极层 31和第二电极层 332为纳米摩擦发电机的电压和电流输出电极， 即纳 米摩擦发电机的输出端。 其中， 第二电极层 332的材质可依照第一电极层 31 进行选择， 例如是铟锡氧化物、 石墨烯、 银纳米线膜、 金属或合金， 其中金 属是金、 银、 铂、 钯、 铝、 镍、 铜、 钛、 铬、 锡、 铁、 锰、 相、 钨或钒； 合 金是铝合金、 钛合金、 镁合金、 铍合金、 铜合金、 辞合金、 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。 本发明优选的第二电极层 332 材料是铜或铝， 厚度为 0.05-0.2mm。
与图 4所示的纳米摩擦发电机相同， 在图 6所示的纳米摩擦发电机中， 第一高分子聚合物层 32 所用材料也是聚偏氟乙烯 （PVDF ) , 其厚度为 0.5-1.2mm (优选 1mm ) , 且其相对摩擦电极层 33的面上设有多个纳米孔 4。 关于纳米孔 4的具体设置方式可参照实施例一中相应部分的描述， 此处不再 赘述。
摩擦薄膜层 331所用材料可以是纤维薄膜（纸 )或聚氯乙烯（ PVC )等， 厚度为 0.2-1.5mm。 摩擦薄膜层 331所用材料优选为铜版纸或牛皮纸等， 市
100-250g/m2的铜版纸和规格 80-120g/m2的牛皮纸。 采用纤维薄膜（纸）作 为摩擦薄膜层 331 , 使得整个纳米摩擦发电机的成本得到了极大的降低。
根据发明人的研究发现， 要提高纳米摩擦发电机的能量输出， 相互接触 的摩擦层的两种材料的配对是一种非常重要的影响因素。 例如， 纸与聚偏氟 乙烯薄膜（PVDF )摩擦时， 输出的功率高。
可选地， 为了进一步提高发电效果， 图 6所示的纳米摩擦发电机中的摩 擦电极层 33作为一个整体相对第一高分子聚合物层 32向外换起形成凸面， 并在摩擦电极层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙， 使两个摩擦面 在不受力的情况下能够自动弹起， 如图 7所示。
虽然上文仅示例性描述了摩擦电极层 33 向外换起的换形结构高功率纳 米摩擦发电机， 应当理解的是， 基于本发明的优选实施方式， 本领域技术人 员很容易实现第一高分子聚合物层 32相对摩擦电极层 33 向外换起形成凸 面， 并在摩擦电极层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙， 使两个摩 擦面在不受力的情况下能够自动弹起。 因此， 本发明的保护范围是摩擦电极 层 33和第一高分子聚合物层 32中的至少一层向外换起形成凸面， 使得摩擦 电极层 33与第一高分子聚合物层 32之间形成间隙。在一个具体实施方式中， 依照第一高分子聚合物层 32与摩擦电极层 33的长度比为 21 :20或 20: 21 , 得到了换形结构高功率纳米摩擦发电机。
实施例三、
实施例三提供的纳米摩擦发电机如图 8所示，其结构与实施例一的结构 类似， 主要区别在于， 用微米级凹凸结构替代了实施例一中的纳米孔。 图 8 所示的纳米摩擦发电机包括： 依次层叠设置的第一电极层 31 , 第一高分子聚 合物层 32 , 以及摩擦电极层 33 ; 第一高分子聚合物层 32和摩擦电极层 33 相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构（图中未示出）； 第一电极层 31和摩擦电极层 33为纳米摩擦发电机电压和电流输出电极。
本发明的一个具体实施方式中， 第一高分子聚合物层 32相对摩擦电极 层 33的表面上没有设置微米级凹凸结构， 仅摩擦电极层 33的表面上设有微 米级凹凸结构。 本发明的又一个具体实施方式中， 第一高分子聚合物层 32 相对摩擦电极层 33的表面上设有微米级凹凸结构， 而摩擦电极层 33的表面 上没有设置微米级凹凸结构。
图 9示出了图 8中的纳米摩擦发电机的另一改进实现方式，如图 9所示， 纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层 31 , 第一高分子聚合物层 32 , 摩擦电极层 33、 第二高分子聚合物层 36和第二电极层 37; 其中， 摩擦 电极层 33设置在第一高分子聚合物层 32和第二高分子聚合物层 36之间； 第一高分子聚合物层 32相对摩擦电极层 33的面和摩擦电极层 33相对第一 高分子聚合物层 32的面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构（图未示；)； 和 /或， 第二高分子聚合物层 36相对摩擦电极层 33的面和摩擦电极层 33相 对第二高分子聚合物层 36的面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构（图 未示）； 第一电极层 31和第二电极层 37串联为纳米摩擦发电机电压和电流 的一个输出电极； 摩擦电极层 33 为纳米摩擦发电机电压和电流的另一个输 出电极。
优选地， 如图 10所示， 图 9中的纳米摩擦发电机的摩擦电极层 33还可 以进一步包括依次层叠设置的第三电极层 61 , 第三高分子聚合物层 62以及 第四电极层 63。在这种结构中， 第一高分子聚合物层 32和第三电极层 61两 个相对面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构； 和 /或， 第二高分子聚合 物层 36和第四电极层 63两个相对面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结 构 （图未示） 。
上述的第三电极层 61和第四电极层 63的材质可依照实施例一中的摩擦 电极层 33进行选择， 例如是金属或合金， 其中金属是金、 银、 铂、 钯、 铝、 镍、 铜、 钛、 铬、 锡、 铁、 锰、 相、 钨或钒； 合金是铝合金、 钛合金、 镁合 金、 铍合金、 铜合金、 辞合金、 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。
上述的第一高分子聚合物层 32与第二高分子聚合物层 36的材质可以相 同也可以不同， 分别独立的选自聚酰亚胺薄膜、 苯胺曱醛树脂薄膜、 聚曱醛 薄膜、 乙基纤维素薄膜、 聚酰胺薄膜、 三聚氰胺曱醛薄膜、 聚乙二醇丁二酸 酯薄膜、 纤维素薄膜、 纤维素乙酸酯薄膜、 聚己二酸乙二醇酯薄膜、 聚邻苯 二曱酸二烯丙酯薄膜、 纤维（再生）海绵薄膜、 聚氨酯弹性体薄膜、 苯乙烯 丙烯共聚物薄膜、 苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、 人造纤维薄膜、 曱基丙烯酸酯 薄膜、 聚乙烯醇薄膜、 聚异丁烯薄膜、 聚氨酯柔性海绵薄膜、 聚对苯二曱酸 乙二醇酯薄膜、 聚乙烯醇缩丁醛薄膜、 曱醛苯酚薄膜、 氯丁橡胶薄膜、 丁二 烯丙烯共聚物薄膜、 天然橡胶薄膜、 聚丙烯腈薄膜、 丙烯腈氯乙烯薄膜中的 任意一种。 优选地， 第一高分子聚合物层 32与第二高分子聚合物层 36的厚 度是 100μηι-500μηι。
上述的第三高分子聚合物层 62主要用于放置在第三电极层 61和第四电 极层 63之间， 防止第三电极层 61和第四电极层 63之间形成电接触， 从而 起到绝缘作用。 因此， 第三高分子聚合物层 62 的材质可以选自聚酰亚胺薄 膜、 苯胺曱醛树脂薄膜、 聚曱醛薄膜、 乙基纤维素薄膜、 聚酰胺薄膜、 三聚 氰胺曱醛薄膜、 聚乙二醇丁二酸酯薄膜、 纤维素薄膜、 纤维素乙酸酯薄膜、 聚己二酸乙二醇酯薄膜、 聚邻苯二曱酸二烯丙酯薄膜、 纤维（再生）海绵薄 膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、 人造纤维薄膜、 聚曱基丙烯酸曱酯薄膜、 聚乙烯醇薄膜、 聚异丁烯薄膜、 聚 对苯二曱酸乙二醇酯薄膜、 聚乙烯醇缩丁醛薄膜、 曱醛苯酚缩聚物薄膜、 氯 丁橡胶薄膜、 丁二烯丙烯共聚物薄膜、 天然橡胶薄膜、 聚丙烯腈薄膜、 丙烯 腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一种， 优选的其厚度是 100μηι-500μηι, 更优选 为 200 μηι。
图 10所示的第一高分子聚合物层 32与摩擦电极层的第三电极层 61相 对接触叠放， 第二高分子聚合物层 36与摩擦电极层的第四电极层 63相对接 触叠放， 层间没有任何粘合物。 该纳米摩擦发电机的边缘用普通胶布密封， 来保证高分子聚合物层与摩擦电极层的适度接触。 第一电极层 31 和第二电 极层 37 串联为纳米摩擦发电机电压和电流的一个输出电极； 摩擦电极层的 第三电极层 61和第四电极层 63串联为纳米摩擦发电机电压和电流的另一个 输出电极。
实施例四、
实施例四提供的纳米摩擦发电机如图 11 所示， 其结构与实施例二的结 构类似， 主要区别在于， 用微米级凹凸结构替代了实施例二中的纳米孔。 如 图 11所示， 该纳米摩擦发电机包括： 依次层叠设置的第一电极层 31 , 第一 高分子聚合物层 32 , 以及摩擦电极层 33 , 所述摩擦电极层 33包括层叠设置 的摩擦薄膜层 331和第二电极层 332, 摩擦薄膜层 331相对第一高分子聚合 物层 32设置。 其中， 第一电极层 31和第二电极层 332为纳米摩擦发电机的 电压和电流输出电极。 摩擦薄膜层 331和第一高分子聚合物层 32相对设置 的两个面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构。
实施例三和实施例四中的微米级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高分子聚合物层的表面形成不规则的微米级凹凸结 构。 微米级凹凸结构的形状可以为条纹状、 立方体型、 四棱锥型、 或圓柱形 等等。 另外， 该微米级凹凸结构通常为有规律的微米级的凹凸结构。 通过微 米级凹凸结构， 能够增强摩擦效果， 提高发电效率。
通过上述的四个实施例介绍了纳米摩擦发电机的几种常用结构。 其中， 实施例一和实施例二中都设置有纳米孔， 通过纳米孔可以提高发电效果； 实 施例三和实施例四中都设置有 米级凹凸结构， 通过 米级凹凸结构也可以 提高发电效果。 实施例一和实施例三主要是通过高分子聚合物和金属之间的 摩擦进行发电的， 实施例二和实施例四主要是通过高分子聚合物和高分子聚 合物之间的摩擦进行发电的。 本发明实施例中的儿童玩具可以根据需要选择上述任一实施例中的纳 米摩擦发电机进行供电。 优选地， 为了提高发电效率， 该儿童玩具中的纳米 摩擦发电机的数量可以为多个，多个纳米摩擦发电机通过串联和 /或并联方式 连接， 以增大输出的电压和 /或电流。 具体地， 当纳米摩擦发电机的数量为多 个时， 多个纳米摩擦发电机可以通过平铺方式设置， 也可以通过层叠方式设 置。
本发明实施例中， 通过纳米摩擦发电机为儿童玩具供电， 无需外接电源 或电池设备就能实现自给供电， 从而解决了现有技术中存在的通过外接电源 供电时限制了玩具的移动范围， 通过电池供电时既浪费能源又污染环境的问 题。
可以理解的是， 附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的， 表示 逻辑结构。 其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开 的， 作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。 发明的精神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要 求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种儿童玩具， 其特征在于， 包括：
纳米摩擦发电机；
与所述纳米摩擦发电机相连的驱动电路； 以及
与所述驱动电路相连的用电部件。
2、 如权利要求 1 所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述驱动电路包括： 放大器和交直流转换器， 其中，
所述放大器的输入端与所述纳米摩擦发电机的输出端相连， 所述放大器 的输出端与所述交直流转换器的输入端相连； 所述交直流转换器的输出端与 所述用电部件相连， 其中， 所述交直流转换器进一步包括： 整流电路， 与所 述整流电路相连的滤波电路， 以及与所述滤波电路相连的稳压电路。
3、 如权利要求 2所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述驱动电路进一步 包括： 储能元件和控制开关， 其中，
所述储能元件与所述交直流转换器的输出端相连， 所述控制开关连接在 所述储能元件和用电部件之间。
4、 如权利要求 1 所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述用电部件包括以 下器件中的一个或多个： 发光器件、 发声器件和振动器件。
5、 如权利要求 1 所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述纳米摩擦发电机 包括： 依次层叠设置的第一电极层， 第一高分子聚合物层， 以及摩擦电极层； 其中， 所述第一电极层和摩擦电极层为纳米摩擦发电机的电压和电流输出电 极。
6、 如权利要求 5 所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述摩擦电极层包括 层叠设置的摩擦薄膜层和第二电极层， 所述摩擦薄膜层相对第一高分子聚合 物层设置。
7、 如权利要求 5或 6所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述第一高分子 聚合物层所用材料是聚偏氟乙烯， 且所述第一高分子聚合物层相对摩擦电极 层的面上设有多个纳米孔。
8、 根据权利要求 7所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述第一高分子聚 合物层表面上设置的纳米孔宽度为 10-100nm以及深度为 4-50μηι。
9、 如权利要求 7所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述摩擦电极层和第 一高分子聚合物层中的至少一层向外换起形成凸面， 使得摩擦电极层与第一 高分子聚合物层之间形成间隙。
10、 如权利要求 5所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述摩擦电极层和所 述第一高分子聚合物层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微米级 凹凸结构。
11、 如权利要求 6所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述摩擦薄膜层和所 述第一高分子聚合物层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微米级 凹凸结构。
12、 如权利要求 5所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述纳米摩擦发电机 进一步包括： 第二高分子聚合物层和第二电极层，
其中， 所述第一电极层， 第一高分子聚合物层， 摩擦电极层， 第二高分 子聚合物层和第二电极层依次层叠设置； 所述摩擦电极层设置在所述第一高 分子聚合物层和第二高分子聚合物层之间； 第一高分子聚合物层和摩擦电极 层两个相对面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结构， 和 /或， 第二高分子 聚合物层和摩擦电极层两个相对面中的至少一个面上设置有微米级凹凸结 构； 所述第一电极层和第二电极层串联为纳米摩擦发电机的一个输出电极； 所述摩擦电极层为纳米摩擦发电机的另一个输出电极。
13、 如权利要求 12所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述摩擦电极层包 括依次层叠设置的第三电极层， 第三高分子聚合物层以及第四电极层； 第一高分子聚合物层和第三电极层两个相对面中的至少一个面上设置 有微米级凹凸结构； 和 /或， 第二高分子聚合物层和第四电极层两个相对面中 的至少一个面上设置有微米级凹凸结构；
所述第一电极层和第二电极层串联为纳米摩擦发电机的一个输出电极； 所述摩擦电极层的第三电极层和第四电极层串联为纳米摩擦发电机的另一 个输出电极。
14、 如权利要求 5所述的儿童玩具， 其特征在于， 所述纳米摩擦发电机 为多个串联和 /或并联连接的纳米摩擦发电机， 其中， 所述多个串联和 /或并 联连接的纳米摩擦发电机通过平铺方式或层叠方式设置。
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