一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)，主要包括通過彈性部件連接的2個(gè)摩擦部件，其中至少一個(gè)部件上由若干摩擦單元排列成插齒結(jié)構(gòu)，該插齒結(jié)構(gòu)能夠與另一部件上的摩擦單元形成緊密咬合的狀態(tài)，在彈性部件的作用下，2個(gè)部件之間的相對位置能夠因外力而發(fā)生周期性的變化，從而促成了摩擦發(fā)電的過程，使發(fā)電機(jī)能夠向外輸出電信號。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)通過2個(gè)摩擦單元與彈性部件的配合，首次實(shí)現(xiàn)了利用滑動摩擦對震動能量的有效攝??；同時(shí)，通過插齒狀分布的第一摩擦單元和與其配合的第二摩擦單元之間的咬合，增大了滑動摩擦的面積，改善了發(fā)電機(jī)的電輸出性能。
【專利說明】一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于摩擦式納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]自2006年王中林教授發(fā)明了首個(gè)納米發(fā)電機(jī)以來，納米發(fā)電機(jī)因其自驅(qū)動、體積小和對微小機(jī)械能的有效收集等特性而得到廣泛關(guān)注，人們預(yù)測納米發(fā)電機(jī)將在自驅(qū)動傳感和微小能源收集等領(lǐng)域帶來革命性的變化。
[0003]納米發(fā)電機(jī)分為壓電式和靜電式兩種，靜電式納米發(fā)電機(jī)也被稱為摩擦納米發(fā)電機(jī)，根據(jù)其摩擦面的接觸方式不同，又被分為接觸-分離式摩擦納米發(fā)電機(jī)和滑動式摩擦納米發(fā)電機(jī)。其中，用于攝取震動能量進(jìn)行電信號輸出的主要是接觸-分離式摩擦納米發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)必須要在兩個(gè)平行相對的摩擦面之間形成空隙，以完成發(fā)電過程。為了保持該空隙，常在兩個(gè)摩擦面之間設(shè)置空間隔離裝置，但是該裝置常會引起摩擦面間的接觸不充分，影響發(fā)電性能，同時(shí)對微小震動的感應(yīng)也存在不足。
[0004]雖然滑動摩擦的電輸出性能相對較好，但是已經(jīng)公開的滑動摩擦發(fā)電機(jī)都是兩個(gè)平面的摩擦層相互接觸并滑動，當(dāng)接觸面積發(fā)生變化時(shí)才會有電信號產(chǎn)生。因此如果要產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的電信號，則需要兩個(gè)摩擦面的接觸錯(cuò)位足夠大，亦即要求外力能夠帶動摩擦面運(yùn)動相當(dāng)長的距離。而震動所產(chǎn)生的外力則不具備這種特性，因此目前還沒有通過滑動摩擦來攝取震動能量的納米發(fā)電機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)，其特征在于包括，第一部件、第二部件和彈性部件，其中所述第一部件包括呈插齒狀排列的若干第一摩擦單元，每個(gè)所述第一摩擦單元的外側(cè)面為第一摩擦層，所述第一摩擦層的內(nèi)表面直接貼合第一電極；所述第二部件包括若干與所述第一摩擦單元互補(bǔ)的第二摩擦單元，每個(gè)所述第二摩擦單元與所述第一摩擦層接觸的表面為第二摩擦層的外表面，所述第二摩擦層的內(nèi)表面直接貼合第二電極；所有所述第一電極電連接形成一個(gè)輸出端，所有所述第二電極電連接形成另一個(gè)輸出端；所述第一摩擦單元與第二摩擦單元能夠相互咬合，使得所述第一部件和第二部件在外力作用下發(fā)生相對位移時(shí)，所述第一摩擦層與第二摩擦層之間能夠形成摩擦面積發(fā)生變化的相對滑動摩擦和/或接觸-分離式摩擦；所述彈性部件固定在所述第一部件和/或第二部件上，使得外力撤銷后第一部件和第二部件能夠恢復(fù)初始的相對位置；
[0006]優(yōu)選地，所述第一摩擦單元為柱體、椎體、圓臺、棱臺、板狀或片狀結(jié)構(gòu)；
[0007]優(yōu)選地，在所述第一摩擦單元與第二摩擦單元完全咬合的情況下，所述第一摩擦層和第二摩擦層至少有一個(gè)側(cè)面完全接觸；
[0008]優(yōu)選地，所述第一摩擦單元和第二摩擦單元均呈插齒狀排列；
[0009]優(yōu)選地，呈插齒狀排列的所有所述第一摩擦單元的形狀和尺寸均相同，和/或，呈插齒狀排列的所有所述第二摩擦單元的形狀和尺寸均相同；
[0010]優(yōu)選地，所有所述第一摩擦單元和所述第二摩擦單元的形狀和尺寸均相同；
[0011]優(yōu)選地，所述第一摩擦單元和所述第二摩擦單元均呈規(guī)則的矩陣排列；并且所述矩陣中相鄰各排的間距相等，和/或，相鄰各列的間距相等；
[0012]優(yōu)選地，相鄰2個(gè)第一摩擦單元之間的間距與相應(yīng)的第二摩擦單元的尺寸相匹配，同時(shí)相鄰2個(gè)第二摩擦單元之間的間距與相應(yīng)的第一摩擦單元的尺寸相匹配，使得第一摩擦單元和第二摩擦單元能夠完全緊密咬合；
[0013]優(yōu)選地，所述第一摩擦層和第二摩擦層的材料不同，并均選自絕緣材料和半導(dǎo)體材料；
[0014]優(yōu)選地，所述絕緣材料選自:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纖維、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸鹽，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和派瑞林；所述半導(dǎo)體材料選自:娃、鍺、第III和第V族化合物、第II和第VI族化合物、以及由II1- V族化合物和I1-VI族化合物組成的固溶體；
[0015]優(yōu)選地，所述第一摩擦層或第二摩擦層選自導(dǎo)體，并且該第一摩擦層或第二摩擦層同時(shí)作為相應(yīng)的第一電極或第二電極存在；
[0016]優(yōu)選地，所述導(dǎo)體選自:包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒的金屬，由金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的2種以上物質(zhì)所形成的合金，氧化銦錫ITO和選自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物、聚苯胺和/或聚噻吩的導(dǎo)電有機(jī)物；
[0017]優(yōu)選地，所述第一摩擦單元的整個(gè)外表面均為所述第一摩擦層，和/或，所述第二摩擦單元的與所述第一摩擦單元接觸的所有表面均為所述第二摩擦層；
[0018]優(yōu)選地，所述第一部件所有能夠與第二部件接觸的表面均由第一摩擦層的材料制成，和/或，所述第二部件所有能夠與第一部件接觸的表面均由所述第二摩擦層的材料制成；
[0019]優(yōu)選地，所述第一摩擦層面向所述第二摩擦層的表面，和/或，所述第二摩擦層面向所述第一摩擦層的表面上，全部或部分分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)；
[0020]優(yōu)選地，所述微結(jié)構(gòu)選自納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)，以及由這些結(jié)構(gòu)形成的陣列；
[0021]優(yōu)選地，所述第一電極和第二電極選自:包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒的金屬，由金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的2種以上物質(zhì)所形成的合金和氧化銦錫ITO ；
[0022]優(yōu)選地，所有所述第一電極的上端均與一個(gè)第一導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第一導(dǎo)電平板與輸出端的一端電連接，和/或，所有第二電極的下端均與一個(gè)第二導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第二導(dǎo)電平板與輸出端的另一端電連接；
[0023]優(yōu)選地，所述彈性部件選自彈簧、彈性薄片或彈性懸臂梁，數(shù)目可以是I個(gè)或2個(gè)以上；
[0024]優(yōu)選地，還包括為所述第一部件提供支撐表面的第一基底，和/或，為所述第二部件提供支撐表面的第二基底。
[0025]本發(fā)明所公開的插齒結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)具有以下優(yōu)勢:
[0026]1、首次設(shè)計(jì)并制備出了利用滑動摩擦來攝取震動能量的納米發(fā)電機(jī)；
[0027]2、通過獨(dú)特的插齒結(jié)構(gòu)，在有限的運(yùn)動空間中顯著的增加了摩擦面積，有效地提高了電信號的輸出性能；
[0028]3、解決了接觸-分離式摩擦發(fā)電機(jī)中空間隔離件的使用所帶來的摩擦面接觸不充分、對微小震動無法感知等缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0030]圖1是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的一種典型剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)彈性部件的典型安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖7是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖9是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖10是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。
[0041]圖1所示的是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)的一種典型結(jié)構(gòu)，包括:第一部件10、第二部件20和彈性部件30，其中第一部件10包括呈齒狀排列的若干第一摩擦單元101，每個(gè)第一摩擦單元101的外側(cè)面為第一摩擦層11，第一摩擦層11的內(nèi)表面直接貼合第一電極12 ;第二部件20包括若干與第一摩擦單元101互補(bǔ)的第二摩擦單元201，每個(gè)第二摩擦單元201與第一摩擦層11接觸的表面為第二摩擦層21的外表面，第二摩擦層21的內(nèi)表面直接貼合第二電極22 ;所有第一電極12均通過導(dǎo)線40電連接形成一個(gè)輸出端50，所有第二電極22均通過導(dǎo)線40電連接形成另一個(gè)輸出端50 ;呈插齒狀排列的第一摩擦單元101和與其形狀互補(bǔ)的第二摩擦單元201相互咬合，使得第一部件10和第二部件20在外力作用下發(fā)生相對位移時(shí)，第一摩擦層11與第二摩擦層21之間能夠形成摩擦面積發(fā)生變化的相對滑動摩擦；彈性部件30的兩端分別固定在第一部件10和第二部件20上，使得外力撤銷后第一部件10和第二部件20能夠恢復(fù)初始的相對位置。需要說明的是，本發(fā)明的“互補(bǔ)”并不要求第一部件10和第二部件20必須在形狀和尺寸上都嚴(yán)格匹配，從而能夠形成緊密咬合，這種情況只是本發(fā)明的優(yōu)選情況；本發(fā)明的“互補(bǔ)”表明當(dāng)?shù)谝徊考?0和第二部件20面對面作相對運(yùn)動時(shí)，第二部件20與插齒狀排列的第一摩擦單元101相對應(yīng)的部分為凹陷，使得第一摩擦單元101能夠插入，但是凹陷的形狀和尺寸可以與第一摩擦單元101相同，也可以不同。
[0042]在沒有外力作用的情況下，因?yàn)橛袕椥栽?0的支撐，第一部件10和第二部件20保持相對靜止，沒有任何電信號輸出。當(dāng)有震動或其他外力傳導(dǎo)到發(fā)電機(jī)上時(shí)，彈性元件30會發(fā)生彈性形變，從而帶動第一部件10和第二部件20之間產(chǎn)生相對位移，導(dǎo)致第一摩擦層11與第二摩擦層21之間發(fā)生接觸面積不斷變化的滑動摩擦。在滑動摩擦的過程中，因?yàn)閮蓚€(gè)摩擦層材料對電子的束縛能力不同，會導(dǎo)致兩個(gè)摩擦層上發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，電子束縛能力較弱的一個(gè)摩擦層上的電子轉(zhuǎn)移到電子束縛能力較強(qiáng)的另一個(gè)摩擦面上，從而使一個(gè)摩擦層表面帶正電，另一個(gè)摩擦層表面帶負(fù)電。在接觸面積沒有發(fā)生變化時(shí)，這兩種表面電荷電性相反、電量相等，對外沒有電信號輸出。但是因?yàn)閺椥栽?0的作用，外力作用撤銷后第一摩擦層11和第二摩擦層21的接觸面積無法一直保持不變，而是會隨著彈性元件30的壓縮(或拉伸)與恢復(fù)發(fā)生周期性的減小(或增加)和增加(或減小)。當(dāng)兩個(gè)摩擦層接觸面積發(fā)生變化時(shí)，就會造成一部分表面電荷沒有相應(yīng)的相反電荷來平衡，形成了電荷失配的不穩(wěn)定態(tài)勢，為了使電荷重新達(dá)到平衡，外電路的電子會被驅(qū)使按照一定方向流動，從而形外電路電流，在輸出端50就會收集到產(chǎn)生的電信號。以上為本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理，下面將結(jié)合圖1所示的實(shí)施方式，對本發(fā)明發(fā)電機(jī)的主要部件進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0043]第一摩擦層11和第二摩擦層21的摩擦材料不同，并可以選自下面一些常用的絕緣材料:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纖維、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸鹽，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚雙苯酹碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和派瑞林。相對于絕緣體，半導(dǎo)體和導(dǎo)體均具有容易失去電子的摩擦電特性，因此也可以作為摩擦材料。常用的半導(dǎo)體包括硅、鍺；第111和第V族化合物，例如砷化鎵、磷化鎵等；第11和第VI族化合物，例如硫化鎘、硫化鋅等；以及由II1-V族化合物和I1-VI族化合物組成的固溶體，例如鎵鋁砷、鎵砷磷等。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。非導(dǎo)電性氧化物、半導(dǎo)體氧化物和復(fù)雜氧化物也具有摩擦電特性，能夠在摩擦過程形成表面電荷，因此也可以用來作為本發(fā)明的摩擦材料，例如錳、鉻、鐵、銅的氧化物，還包括氧化硅、氧化猛、氧化鉻、氧化鐵、氧化銅、氧化鋅、Bi02和Y203 ;常用的導(dǎo)體包括金屬、某些氧化物、摻雜的半導(dǎo)體和導(dǎo)電有機(jī)物，其中金屬包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒，以及由上述金屬形成的合金；氧化物常見的是氧化銦錫ITO ;導(dǎo)電有機(jī)物一般為導(dǎo)電高分子，包括自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。
[0044]根據(jù)本發(fā)明，第一摩擦層11和第二摩擦層21優(yōu)選具有對電子束縛能力差別較大的材料，以獲得更好的輸出效果。具有負(fù)極性摩擦電極序的材料優(yōu)選為聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯和派瑞林，包括派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D、派瑞林HT或派瑞林AF4;具有正極性的摩擦電極序材料優(yōu)選苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺尼龍11、聚酰胺尼龍66、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、銅、鋁、金、銀、鉬和鋼。
[0045]上述摩擦材料的表面可以進(jìn)行物理改性，使第一摩擦層11面向第二摩擦層21的表面，和/或，第二摩擦層21面向第一摩擦層11的表面上，全部或部分分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)。參照圖1，可以對第一摩擦層11外表面和/或第二摩擦層21的外表面進(jìn)行物理改性，以增加第一摩擦層11與第二摩擦層21之間的接觸面積和摩擦效果，從而增大摩擦材料的表面電荷密度。具體的改性方法包括光刻蝕、化學(xué)刻蝕和離子體刻蝕等。也可以通過納米材料的點(diǎn)綴或涂層的方式來實(shí)現(xiàn)該目的。所述微結(jié)構(gòu)選自納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)，以及由前述結(jié)構(gòu)形成的陣列。
[0046]也可以對摩擦材料的表面進(jìn)行化學(xué)改性，能夠進(jìn)一步提高電荷在接觸瞬間的轉(zhuǎn)移量，從而提高接觸電荷密度和發(fā)電機(jī)的輸出功率。化學(xué)改性又分為如下兩種類型:
[0047]一種方法是對于相互接觸的摩擦材料，在極性為正的材料表面弓I入更易失電子的官能團(tuán)(即強(qiáng)給電子團(tuán))，或者在極性為負(fù)的材料表面引入更易得電子的官能團(tuán)(強(qiáng)吸電子團(tuán))，都能夠進(jìn)一步提高電荷在相互滑動時(shí)的轉(zhuǎn)移量，從而提高摩擦電荷密度和發(fā)電機(jī)的輸出功率。強(qiáng)給電子團(tuán)包括:氨基、羥基、烷氧基等；強(qiáng)吸電子團(tuán)包括:?；?、羧基、硝基、磺酸基等。官能團(tuán)的引入可以采用等離子體表面改性等常規(guī)方法。例如可以使氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚庠谝欢üβ氏庐a(chǎn)生等離子體，從而在摩擦材料表面引入氨基。
[0048]另外一種方法是在極性為正的摩擦材料表面引入正電荷，而在極性為負(fù)的摩擦材料表面引入負(fù)電荷。具體可以通過化學(xué)鍵合的方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以在PDMS摩擦材料表面利用溶膠-凝膠(英文簡寫為sol-gel)的方法修飾上正硅酸乙酯(英文簡寫為TE0S)，而使其帶負(fù)電。也可以在金屬金薄膜層上利用金-硫的鍵結(jié)修飾上表面含十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的金納米粒子，由于十六烷基三甲基溴化銨為陽離子，故會使整個(gè)摩擦材料變成帶正電性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)摩擦材料的得失電子性質(zhì)和表面化學(xué)鍵的種類，選擇合適的修飾材料與其鍵合，以達(dá)到本發(fā)明的目的，因此這樣的變形都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0049]所述第一摩擦層11和第二摩擦層21的厚度對本發(fā)明的實(shí)施效果沒有顯著影響，本發(fā)明優(yōu)選的摩擦層為薄膜，厚度為10nm?Imm,優(yōu)選I μ m?500 μ m,更優(yōu)選10 μ m?300 μ m,最優(yōu)選50 μ m?100 μ m,這些厚度對本發(fā)明所有的技術(shù)方案都適用。
[0050]第一電極12和第一電極22是導(dǎo)電元件，作為發(fā)電機(jī)的電極，只要具備能夠?qū)щ姷奶匦约纯桑蛇x自金屬或?qū)щ娧趸?，常用的金屬包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒，以及由上述金屬形成的合金，更優(yōu)選為金屬薄膜，例如鋁膜、金膜、銅膜等；常用的導(dǎo)電氧化物包括氧化銦錫ITO、離子摻雜型的半導(dǎo)體和導(dǎo)電有機(jī)物。導(dǎo)電層最好與相應(yīng)的摩擦層的表面緊密接觸，以保證電荷的傳輸效率，可以將摩擦層和相應(yīng)的電極通過導(dǎo)電膠帶或?qū)щ姖{體(如銀漿)粘結(jié)在一起，或者在電極的外表面通過旋涂的方式制備摩擦層，以實(shí)現(xiàn)二者的緊密接觸。更為優(yōu)選的方式是將導(dǎo)電材料通過沉積的方式在相應(yīng)摩擦層的內(nèi)表面形成薄膜，薄膜厚度可以為50nm-500 μ m,優(yōu)選為100nm-500nm ;具體的沉積方法可以為電子束蒸發(fā)、等離子體濺射、磁控濺射或蒸鍍，優(yōu)選為磁控濺射或等離子體濺射。
[0051]摩擦層和相應(yīng)的電極形成摩擦單元的方式有很多種，圖1所示的是在柱形實(shí)心電極的外表面通過導(dǎo)電膠粘結(jié)一層摩擦層，若干分立的摩擦單元呈齒狀排列。還可以先在摩擦層的下表面沉積一層電極材料，形成雙層復(fù)合材料，再將該雙層復(fù)合材料圍繞一支撐兀件形成一個(gè)外側(cè)面為摩擦層、中間層為電極、最內(nèi)側(cè)為支撐元件的摩擦單元。另外，如果上述雙層復(fù)合材料的強(qiáng)度足夠，還可以在無需支撐元件的條件下，通過薄膜的折疊成型，膠體的模具成型等常規(guī)方式加工成所需的摩擦單元。
[0052]第一摩擦單元101和第二摩擦單元201均可以為柱體(參見圖3)，也可以呈板狀或片狀(參見圖2)。優(yōu)選摩擦單元在其固定的平面上呈垂直的插齒狀排列。由片狀摩擦單元所形成的插齒結(jié)構(gòu)，能夠沿片狀延伸的Y-Z平面內(nèi)的任何方向發(fā)生滑動摩擦(參見圖2)；而柱形摩擦單元所形成的插齒結(jié)構(gòu)，則在沿柱的每個(gè)外側(cè)面上均能發(fā)生滑動摩擦，例如圖3中的摩擦單元沿X-Z和Y-Z兩個(gè)平面內(nèi)的各個(gè)方向都能夠發(fā)生滑動摩擦，適用范圍更為廣泛。當(dāng)然柱形摩擦單元的橫截面可以為各種形狀，優(yōu)選規(guī)則的多邊形，例如三角形、矩形，更優(yōu)選為正多邊形，例如正六邊形、正八邊形。邊的數(shù)目越多，就能夠在更多方向發(fā)生滑動摩擦，適應(yīng)性也就越好。優(yōu)選呈插齒狀排列的所有第一摩擦單元101的形狀和尺寸均相同，和/或，呈插齒狀排列的所有第二摩擦單元201的形狀和尺寸均相同。更優(yōu)選呈插齒狀排列的所有的摩擦單元形狀和尺寸相同，更優(yōu)選所有摩擦單元呈規(guī)則的矩陣排列，更優(yōu)選矩陣中相鄰各排的間距相等和/或各列的間距相等。優(yōu)選在第一摩擦單元101與第二摩擦單元201完全咬合的情況下，第一摩擦層11和第二摩擦層21至少有一個(gè)側(cè)面完全接觸，為了使2個(gè)摩擦層的接觸面積達(dá)到最大、發(fā)電效率最高，更優(yōu)選，相鄰2個(gè)第一摩擦單元101之間的間距最好與相應(yīng)的第二摩擦單元201的尺寸相匹配，且相鄰2個(gè)第二摩擦單元201之間的間距也與相應(yīng)的第一摩擦單元101的尺寸相匹配，使得第一摩擦單元101和第二摩擦單元201能夠完全緊密咬合，即當(dāng)?shù)谝徊考?0和第二部件20之間發(fā)生相對位移時(shí)，所有的第二摩擦單元201完全插入第一摩擦單元101之間的空隙中，且第二摩擦層21能夠同時(shí)與相鄰的第一摩擦層11均形成緊密接觸。
[0053]同時(shí)，第二摩擦單元201還可以是與第一摩擦單元101互補(bǔ)的其它形狀，例如當(dāng)?shù)谝荒Σ羻卧?01為柱體時(shí)，第二摩擦單元201可以是與柱體相配的套筒結(jié)構(gòu)(參見圖4)，即由內(nèi)層的第二摩擦層21、貼合在第二摩擦層21外側(cè)的電極層22和包圍在最外側(cè)的保護(hù)層24構(gòu)成(參見圖4右側(cè)的小圖)，此處的“相配”含義為當(dāng)?shù)谝荒Σ羻卧?01與第二摩擦單元201完全咬合時(shí)，第一摩擦層11和第二摩擦層21能夠完全接觸。為方便加工并提高發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，還可以將最外側(cè)的保護(hù)層24做成一體結(jié)構(gòu)(參見圖5)，第二電極22和第二摩擦層21依次在其內(nèi)部的孔表面加工形成即可。
[0054]彈性部件30的作用是將外力轉(zhuǎn)化為能驅(qū)使第一部件10和第二部件20發(fā)生相對滑動的能量:在初始狀態(tài)或平衡狀態(tài)下，彈性部件30的形態(tài)保持固定不變；當(dāng)有外力作用時(shí)，彈性部件30會在某一方向上發(fā)生彈性形變，從而帶動與其相連的第一部件10和/或第二部件20發(fā)生相對移動；當(dāng)外力撤銷后彈性部件30為恢復(fù)初始狀態(tài)，會帶動與彈性部件30相連的第一部件10和/或第二部件20發(fā)生發(fā)生反方向的位移，從而形成一個(gè)類似彈簧振子的受迫振動模式，使得第一部件10和第二部件20在外力撤銷后仍能在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生方向周期性反轉(zhuǎn)的往復(fù)運(yùn)動，持續(xù)向外輸出電信號。由于第一摩擦層11和第二摩擦層21的摩擦?xí)牟糠帜芰浚虼说谝徊考?0和第二部件20相對往復(fù)運(yùn)動的振幅呈逐漸減小的趨勢。該彈性部件30可以采用本領(lǐng)域常用的彈簧、彈性薄片或彈性懸臂梁來充當(dāng)，其中彈簧可以是螺旋狀、盤狀、異型彈簧或錐形彈簧等常規(guī)形狀。
[0055]彈性部件30的安裝方式有很多種，既可以如圖1所示，兩端分別安裝在兩個(gè)基底上；也可以如圖6-A所示，僅在一個(gè)部件上安裝；還可以在每個(gè)第一摩擦單元101和/或每個(gè)第二摩擦單元201的頂部安裝，如圖6-B所示。另外，還可以使用彈性薄片來充當(dāng)彈性部件30，如圖6-C所示。
[0056]彈性部件30的具體數(shù)目可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，如果第一部件10和/或第二部件20尺寸較大、質(zhì)量較重，為了保證彈性部件30是在其彈性限度內(nèi)工作，可以設(shè)置2個(gè)以上彈性部件30。
[0057]第一基底13和第二基底23不是本發(fā)明必須的部件，但是如果包含該部件，則可以將整個(gè)能量采集裝置集成在該支撐部件之上，使整個(gè)裝置具備更好的便攜性，組裝和使用也更為簡單?；鬃钪匾氖且獮槟Σ羻卧牟妪X狀排列和固定提供支撐表面，可以是平板、框架、箱體等各種常規(guī)能夠提供一定表面的結(jié)構(gòu)，還可以由與本發(fā)明發(fā)電機(jī)結(jié)合使用的其他設(shè)備來提供?；鬃詈檬莿傂缘模蕴峁┹^好的支撐和固定功能，可以用本領(lǐng)域常規(guī)絕緣有機(jī)板材:聚甲基丙烯酸甲酯板(英文縮寫PMMA)、聚乙烯板(英文縮寫PE)、聚碳酸酯板(英文縮寫PO、聚氯乙烯板(英文縮寫PVC)、環(huán)氧樹脂板、玻璃纖維板等。插齒結(jié)構(gòu)的摩擦單元可以通過本領(lǐng)域常規(guī)的方式固定在基底表面，例如膠粘、壓板固定、鉆孔螺栓固定、沖壓等。
[0058]以上參照圖1至圖6說明了本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及各組成部件的功能、結(jié)構(gòu)和材料選擇。以下將結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照附圖對本發(fā)明的各種實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以使公眾對本發(fā)明能量采集裝置的結(jié)構(gòu)變形方式有更為明確的了解。因?yàn)檫@些實(shí)施例都是在圖1所示基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)變形得到的，除另有說明外，各組成部件均可直接采用上述提到的設(shè)置。
[0059]圖7所示的為本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)，包括:第一部件10、與第一部件10呈齒狀嚙合的第二部件20和彈性部件30，其中第一部件10包括呈齒狀排列的若干第一摩擦單元101，每個(gè)第一摩擦單元的外表面為第一摩擦層11，第一摩擦層11的內(nèi)表面直接貼合第一電極12 ;第二部件20包括與第一摩擦單元101呈互補(bǔ)的插齒狀排列的若干第二摩擦單元201，每個(gè)第二摩擦單元201的外表面為第二摩擦層21，第二摩擦層21的內(nèi)表面直接貼合第二電極22 ;所有第一電極12的上端均與一個(gè)第一導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第一導(dǎo)電平板與輸出端50的一端電連接；所有第二電極22的下端均與一個(gè)第二導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第二導(dǎo)電平板與輸出端50的另一端電連接；呈插齒狀排列的第一摩擦單元101和第二摩擦單元201相互咬合，使得第一部件10和第二部件20在外力作用下發(fā)生相對位移時(shí)，第一摩擦層11與第二摩擦層21之間能夠形成相對滑動摩擦；彈性部件30的兩端分別固定在第一部件10和第二部件20上，使得外力撤銷后第一部件10和第二部件20能夠恢復(fù)初始位置。
[0060]該實(shí)施方式與圖1所示實(shí)施方式的主要區(qū)別在于:1、所有第一電極12和第二電極22均通過一端連接到一個(gè)導(dǎo)電平板上，再通過該導(dǎo)電平板與輸出端連接。這種連接方式減小了由每個(gè)電極通過導(dǎo)線與輸出端連接時(shí)產(chǎn)生的電阻，能夠有效地提高電信號的輸出效率。2、每個(gè)第一摩擦單元的整個(gè)外表面都是第一摩擦層11，而不僅僅是外側(cè)面為摩擦層，更優(yōu)選，每個(gè)第二摩擦單元201與第一摩擦單元101接觸的表面均為第二摩擦層21，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使整體成型的加工方式成為可能。
[0061]更優(yōu)選，第一部件10所有能夠與第二部件接觸的表面均由第一摩擦層的材料制成，和/或，第二部件20所有能夠與第一部件10接觸的表面均由第二摩擦層的材料制成。這樣，不僅兩個(gè)摩擦單元的側(cè)面能夠參與滑動摩擦發(fā)電，當(dāng)外力足夠大使得第一摩擦單元101的頂部能夠與第二部件接觸時(shí)，第一摩擦單元101的頂部也能與其接觸的第二部件的表面產(chǎn)生接觸-分離式的摩擦發(fā)電，這種發(fā)電原理在很多文章中已經(jīng)有詳細(xì)的報(bào)道，屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。可見，這種實(shí)施方式在一定程度上增大了摩擦電荷的產(chǎn)生面積，對增強(qiáng)電信號輸出性能比較有利。
[0062]圖8所示的是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)的另一種典型實(shí)施方式，其主要結(jié)構(gòu)與圖7所示的相同，區(qū)別僅在于:導(dǎo)電的第二摩擦層21同時(shí)作為第二電極22存在。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在加工成本的大幅下降和加工工序的簡化，使得該發(fā)電機(jī)的推廣和應(yīng)用更為容易。同時(shí)，另一個(gè)很重要的因素是由導(dǎo)電材料作為一個(gè)摩擦層對電輸出性能的優(yōu)化非常有利，原因是導(dǎo)電材料與絕緣材料之間的摩擦電特性一般相差較大，且金屬對電子的束縛能較弱，二者摩擦后更容易產(chǎn)生表面電荷的轉(zhuǎn)移，提高電信號的輸出。
[0063]其中，插齒結(jié)構(gòu)的第二電極22可以通過機(jī)械成型的方式加工，例如金屬薄片的折疊成型、車削加工和擠壓成型等。
[0064]圖9所示的是本發(fā)明插齒結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)的另一種典型結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)與圖1所示的實(shí)施方式相同，區(qū)別僅在于第一摩擦單元101和第二摩擦單元201的縱向剖面為三角形，而圖1所示的實(shí)施方式中，二者的縱向剖面為矩形。本發(fā)明所稱的縱向是與摩擦單元在形成插齒結(jié)構(gòu)時(shí)所固定的平面相垂直的方向。
[0065]同圖1所示的實(shí)施方式類似，第一摩擦單元101和第二摩擦單元201既可以是長條的棱柱(參見圖1O-A和圖10-B)，也可以是棱錐(參見圖10-C)。需要說明的是，雖然圖9和圖10中示出的是三棱柱和三棱錐，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以預(yù)想到，四棱柱、四棱錐、五棱柱、五棱錐、圓臺和棱臺等其他與之類似的形狀都是可以使用的，因此這些形狀都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0066]本實(shí)施方式可以通過兩種方式發(fā)電，一種是兩個(gè)摩擦單元沿著第一摩擦層11和第二摩擦層21的接觸面滑動，并通過滑動摩擦的過程來發(fā)電；另一種是第一摩擦層11和第二摩擦層21在第一部件10和第二部件20發(fā)生相對震動時(shí)，發(fā)生周期性的接觸和分離，從而通過接觸摩擦的過程來發(fā)電。對于圖1O-B和圖1O-C兩種實(shí)施方式，第一摩擦層11和第二摩擦21在其每個(gè)側(cè)面的方向上均可以發(fā)生滑動摩擦，這極大的擴(kuò)展了本發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。
[0067]實(shí)施例
[0068]以片狀聚酰亞胺(Kapton)薄膜作為第一摩擦層11，在其表面沉積一層銅薄膜作為第一電極21，從而形成一個(gè)摩擦層和電極復(fù)合的片層。通過薄膜折疊的方式，將該復(fù)合片層形成插齒狀第一摩擦單元并固定在鍍銅的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板做成的基底上，使Kapton薄膜成為第一摩擦單元的外表面；第一電極在擠壓成型后位于每個(gè)插齒結(jié)構(gòu)的中心，同時(shí)其與PMMA基底鍍銅一側(cè)接觸的固定端互相連接到銅導(dǎo)電薄層上，這樣就完成了對第一部件的制備。用同樣的方法制備第二部件，區(qū)別僅在于第二摩擦層21和第二電極22使用同一種材料——鋁箔。因此，只需將鋁箔按照與第一摩擦單元類似的方式折疊并固定在PMMA板上形成插齒結(jié)構(gòu)的第二摩擦單元即可。需要注意的是第一摩擦單元的尺寸與相鄰第二摩擦單元之間的尺寸相匹配，同時(shí)第二摩擦單元與相鄰第一摩擦單元之間的尺寸相匹配，使得第一部件和第二部件完全咬合時(shí)，每個(gè)第一摩擦單元的第一摩擦層11均與至少2個(gè)摩擦單元的第二摩擦層21緊密接觸。
[0069]在第一基底的表面周邊、圍繞由若干第一摩擦單元101形成的插齒結(jié)構(gòu)設(shè)置4個(gè)彈簧。然后，將第一部件和第二部件的插齒結(jié)構(gòu)相對放置，調(diào)整位置，使得第一部件和第二部件在靜止時(shí)，兩個(gè)基底之間具有一定的間隙，而二者相向運(yùn)動時(shí)，兩個(gè)部件中的插齒結(jié)構(gòu)能夠相互咬合。調(diào)整好位置后，將彈簧的另一端固定在第二基底的相應(yīng)部位即可。
[0070]將該插齒結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)放置于馬達(dá)附近，當(dāng)馬達(dá)啟動后，震動傳遞到發(fā)電機(jī)上，電壓表和電流表顯不有電信號輸出。
[0071]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種插齒結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)，其特征在于包括: 第一部件、第二部件和彈性部件， 其中，所述第一部件包括呈插齒狀排列的若干第一摩擦單元，每個(gè)所述第一摩擦單元的外側(cè)面為第一摩擦層，所述第一摩擦層的內(nèi)表面直接貼合第一電極； 所述第二部件包括若干與所述第一摩擦單元互補(bǔ)的第二摩擦單元，每個(gè)所述第二摩擦單元與所述第一摩擦層接觸的表面為第二摩擦層的外表面，所述第二摩擦層的內(nèi)表面直接貼合第二電極； 所有所述第一電極電連接形成一個(gè)輸出端，所有所述第二電極電連接形成另一個(gè)輸出端; 所述第一摩擦單元與第二摩擦單元能夠相互咬合，使得所述第一部件和第二部件在外力作用下發(fā)生相對位移時(shí)，所述第一摩擦層與第二摩擦層之間能夠形成摩擦面積發(fā)生變化的相對滑動摩擦和/或接觸-分離式摩擦； 所述彈性部件固定在所述第一部件和/或第二部件上，使得外力撤銷后第一部件和第二部件能夠恢復(fù)初始的相對位置。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦單元為柱體、椎體、圓臺、棱臺、板狀或片狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，在所述第一摩擦單元與第二摩擦單元完全咬合的情況下，所述第一摩擦層和第二摩擦層至少有一個(gè)側(cè)面完全接觸。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦單元和第二摩擦單元均呈插齒狀排列。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，呈插齒狀排列的所有所述第一摩擦單元的形狀和尺寸均相同，和/或，呈插齒狀排列的所有所述第二摩擦單元的形狀和尺寸均相同。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所有所述第一摩擦單元和所述第二摩擦單元的形狀和尺寸均相同。
7.如權(quán)利要求5或6所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦單元和所述第二摩擦單元均呈規(guī)則的矩陣排列；并且所述矩陣中相鄰各排的間距相等，和/或，相鄰各列的間距相坐寸ο
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，相鄰2個(gè)第一摩擦單元之間的間距與相應(yīng)的第二摩擦單元的尺寸相匹配，同時(shí)相鄰2個(gè)第二摩擦單元之間的間距與相應(yīng)的第一摩擦單元的尺寸相匹配，使得第一摩擦單元和第二摩擦單元能夠完全緊密咬合。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦層和第二摩擦層的材料不同，并均選自絕緣材料和半導(dǎo)體材料。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述絕緣材料選自:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纖維、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-CO-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸鹽，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和派瑞林；所述半導(dǎo)體材料選自:硅、鍺、第III和第V族化合物、第II和第VI族化合物、以及由II1- V族化合物和I1-VI族化合物組成的固溶體。
11.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦層或第二摩擦層選自導(dǎo)體，并且該第一摩擦層或第二摩擦層同時(shí)作為相應(yīng)的第一電極或第二電極存在。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)體選自:包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒的金屬，由金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的2種以上物質(zhì)所形成的合金，氧化銦錫ITO和選自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物、聚苯胺和/或聚噻吩的導(dǎo)電有機(jī)物。
13.如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦單元的整個(gè)外表面均為所述第一摩擦層，和/或，所述第二摩擦單元的與所述第一摩擦單元接觸的所有表面均為所述第二摩擦層。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件所有能夠與第二部件接觸的表面均由第一摩擦層的材料制成，和/或，所述第二部件所有能夠與第一部件接觸的表面均由所述第二摩擦層的材料制成。
15.如權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一摩擦層面向所述第二摩擦層的表面，和/或，所述第二摩擦層面向所述第一摩擦層的表面上，全部或部分分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)選自納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)，以及由這些結(jié)構(gòu)形成的陣列。
17.如權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極和第二電極選自:包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒的金屬，由金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的2種以上物質(zhì)所形成的合金和氧化銦錫ΙΤ0。
18.如權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所有所述第一電極的上端均與一個(gè)第一導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第一導(dǎo)電平板與輸出端的一端電連接，和/或，所有第二電極的下端均與一個(gè)第二導(dǎo)電平板接觸連接，再通過該第二導(dǎo)電平板與輸出端的另一端電連接。
19.如權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述彈性部件選自彈簧、彈性薄片或彈性懸臂梁，數(shù)目可以是I個(gè)或2個(gè)以上。
20.如權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括為所述第一部件提供支撐表面的第一基底，和/或，為所述第二部件提供支撐表面的第二基底。
【文檔編號】H02N1/04GK104426420SQ201310404430
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】杜偉明, 潘曹峰, 王中林 申請人:國家納米科學(xué)中心