[发明专利]一种基于摩擦纳米发电机的多自由度能量采集装置

权利要求书

1.一种基于摩擦纳米发电机的多自由度能量采集装置，其特征在于包括：

第一部件、第二部件、重物和弹性元件；

其中所述第一部件包括第一摩擦层和贴合在所述第一摩擦层下表面的第一导电层；

所述第二部件包括第二摩擦层和贴合在所述第二摩擦层上表面的第二导电层；

所述重物与所述第二部件的上表面固定绝缘连接，使得所述第一摩擦层和所述第二摩擦层面对面并紧密接触；

所述弹性元件的一端为固定端，另一端为自由端与所述重物相连；

所述第一部件与所述弹性元件的固定端之间的相对位置保持不变；在外力作用下，所述重物和所述弹性元件带动所述第二部件发生位移，使所述第二摩擦层与所述第一摩擦层之间形成相对滑动摩擦，或者，使所述第二摩擦层与所述第一摩擦层之间形成接触-分离循环，同时通过所述第一导电层和所述第二导电层向外电路输出电信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，构成所述第一摩擦层的摩擦材料和构成所述第二摩擦层的摩擦材料之间存在摩擦电极序差异。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弹性元件能够在一维、二维和/或三维方向上发生弹性形变。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述弹性元件的弹性系数为4×102Kg/mm²-12×104Kg/mm²。

5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，包含1个所述弹性元件。

6.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，包含2个以上所述弹性元件，并且各弹性元件物理尺寸及弹性参数相同或不同。

7.如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，在无外力施加时，所述弹性元件的固定端和自由端间的中心线与所述第一摩擦层和第二摩擦层接触的摩擦表面平行或垂直。

8.如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧或弹性悬臂梁。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述弹簧选自螺旋状弹簧、盘状弹簧、异型弹簧或锥形弹簧。

10.如权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述重物的重量为第二导电层和第二摩擦层总重量的2倍以上。

11.如权利要求1-10任一项所述的装置，其特征在于，所述重物直接固定在所述第二导电层的上表面，并且与所述第二导电层具有相同或相近的尺寸和与第二导电层平行的横截面形状。

12.如权利要求1-11任一项所述的装置，其特征在于，还包括支撑部件用于支撑和固定所述第一部件。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述支撑部件还用于固定连接所述弹性元件的固定端。

14.如权利要求1-13任一项所述的装置，其特征在于，所述第一摩擦层和第二摩擦层的材料不同，并选自绝缘体、半导体和导体。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述绝缘体选自聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、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、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺尼龙11、聚酰胺尼龙66、羊毛及其织物、蚕丝及其织物、纸、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维素海绵、棉及其织物、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木头、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯；所述半导体选自硅、锗、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体；所述导体选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金、铟锡氧化物ITO、聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺和聚噻吩。

16.如权利要求1-15任一项所述的装置，其特征在于，所述第一摩擦层面向所述第二摩擦层的表面，和/或，所述第二摩擦层面向第一摩擦层的表面上，全部或部分分布有微米或次微米量级的微结构。