[发明专利]一种无线摩擦纳米发电装置、方法及传感器

说明书

本发明提供了一种无线摩擦纳米发电装置、方法及传感器，所述发电装置包括：发电机主体、接收装置；发电机主体包括两端通过固定组件依次间隔第一预设距离固定的第一摩擦组件、弹性摩擦组件和第二摩擦组件；弹性摩擦组件在外界机械能驱动下发生形变并做往复运动，与第一摩擦组件和第二摩擦组件接触或分离产生电流；接收装置包括分别间隔第二预设距离放置于发电机主体两侧的两个接收板，接收板用于感应所述发电机主体产生的电流并将其输出。通过摩擦纳米发电装置收集环境中的风能/振动能，并能将其有效地转化为电信号输出。发电机主体和电信号接收板的分离可以实现无线发电、充电、放电功能；可扩展摩擦纳米发电装置的使用范围。

技术领域

本发明涉及摩擦式纳米发电机领域，具体涉及一种无线摩擦纳米发电装置、方法及传感器。

背景技术

能源对人类文明推进和全球经济高速发展都具有功不可没的推动作用，传统能源所带来的能源危机和环境危机是全球亟待解决的难题。摩擦纳米发电机(TENG)是利用摩擦起电效应和静电感应效应耦合将风能、机械能、振动能等转换为电能的器件，具有无污染、结构简单、成本低等优点，TENG的设计和应用将对能源危机问题具有战略意义。随着物联网、可穿戴电子器件行业的飞速发展，微纳能源与传感的需求日益凸显，基于摩擦纳米发电机的自驱动式传感器系统为我们提供了有效的解决方案，既可以将环境中容易被忽视的能源直接转换为电能，还能对外界的条件变化做出快速响应，实现了能量产生和传感应用的一体化。

但现有技术中的摩擦纳米发电机通常为一体化装置，在利用摩擦纳米发电机对管道内流体进行测量时，往往由于该一体化装置需要放置于管道中，而需要对管壁进行破坏，将导线等接出。因此亟需一种无线摩擦纳米发电机，以便于对管道实现无损和无破坏性的高效监控。

发明内容

(一)要解决的技术问题

亟需一种无线摩擦纳米发电机，以便于、实现无破坏性监控和传感。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明一个方面提供了一种无线摩擦纳米发电装置，所述发电装置包括：发电机主体、接收装置；所述发电机主体包括两端通过固定组件依次间隔第一预设距离固定的第一摩擦组件、弹性摩擦组件和第二摩擦组件；其中，所述弹性摩擦组件在外界机械能驱动下发生形变并做往复运动与所述第一摩擦组件和所述第二摩擦组件接触或分离产生电流；

所述接收装置包括分别间隔第二预设距离放置于所述发电机主体两侧的两个接收板，所述接收板用于感应所述发电机主体产生的电流并将其输出。

可选地，所述第一摩擦组件和所述第二摩擦组件均包括第一支撑板和摩擦层；所述摩擦层面向所述弹性摩擦组件；所述摩擦层的材料为聚四氟乙烯、醋酸纤维素、聚氯乙烯、尼龙、Kapton或聚乙烯，所述第一支撑板为亚克力板、金属板、塑料板、或木板，所述弹性摩擦组件的材料为氟化乙烯丙烯共聚物、尼龙、聚乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述弹性摩擦组件的厚度为5～100μm。

可选地，所述接收板包括第二支撑板、导电层和用于输出电流的导线，所述导电层面向所述发电机主体，与所述第一摩擦组件和第二摩擦组件的位置相对应，所述导电层为附着在所述第二支撑板上的石墨烯、碳纳米管、银纳米线、银纳米颗粒、或金属纳米粉末。

可选地，所述第一预设距离为0.5～4mm，所述第二预设距离≤ 10cm。

本发明另一个方面提供了一种将上文所述的发电装置用于测量管道流体参数的方法，将发电机主体设置于管道内部，将接收装置放置于管道外壁上与所述发电机主体位置相对应处，通过所述接收装置输出电压获取管道流体参数。