[实用新型]基于4D打印技术的摩擦纳米发电机和机械能收集装置

说明书

本实用新型提供一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机，包括上下平行放置的第一基底层和第二基底层，设置在第一基底层的下表面的第一导电层，设置在第二基底层上表面的第二导电层，第一导电层和第二导电层之间电性连接，设置在第一导电层的下表面或第二导电层上表面的第一摩擦层，其中所述第一基底层、第二基底层和第一摩擦层采用采用第一4D打印基底层、第二4D打印基底层和第一4D打印摩擦层，所述第一摩擦层和第二导电层或第一导电层相对设置且进行接触‑分离的往复运动。本实用新型提高了摩擦纳米发电机的制备效率、制备精度，并同时提高摩擦纳米发电机的使用寿命。本实用新型还提供一种鞋垫形状的机械能收集装置。

技术领域

本实用新型涉及4D打印技术和摩擦纳米发电机技术结合的领域，更具体地，涉及一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机和机械能收集装置。

背景技术

化石能源的大量使用，推动了全球变暖和能源危机，寻找一种清洁可再生的绿色能源以缓解人类发展面临的困境变得尤为紧迫。作为一种新型的微纳能源收集技术，摩擦纳米发电机可以高效地将机械能转换为电能。与传统的发电技术相比，摩擦纳米发电机结构简单、成本低廉、能量转换效率高、选材范围广泛，在机械能收集领域具有极高的应用潜力。

在当前情况下，摩擦纳米发电机的发展与应用仍然存在一些限制。首先，制备摩擦纳米发电机的传统工艺往往是通过组件的加工、组装，最终得到完整的摩擦纳米发电机，然而，使用这样的工艺难以得到结构复杂且精细的器件。其次，由于摩擦纳米发电机在工作过程中需要介电材料之间不断进行摩擦、分离，使得介电材料受损，进而导致摩擦纳米发电机的性能下降，器件寿命降低。

专利文献CN108964511A(公开日20181207)公开了一种基于3D打印技术的摩擦纳米发电机及其制作方法，其通过复杂的机械结构设计，使用3D打印技术完成对各单元结构的制作，将各个摩擦纳米发电机单元装配在对应位置，最后装配成一个高输出性能、低成本的摩擦纳米发电机。但其制备流程复杂，制备效率和制备精度不高，且制作出的摩擦纳米发电机的使用寿命不尽如人意。

为了推动摩擦纳米发电机的应用与发展，迫切需要一种全新的工艺，以提高摩擦纳米发电机的制备效率、制备精度，并同时提高摩擦纳米发电机的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述制备效率和精度不高，以及器件寿命偏低的技术问题。

本实用新型的首要目的是提供一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机，包括上下平行放置的第一基底层和第二基底层，设置在第一基底层的下表面的第一导电层，设置在第二基底层上表面的第二导电层，第一导电层和第二导电层之间电性连接，设置在第一导电层的下表面或第二导电层上表面的第一摩擦层，其中所述第一基底层、第二基底层和第一摩擦层采用采用第一 4D打印基底层、第二4D打印基底层和第一4D打印摩擦层，所述第一摩擦层和第二导电层或第一导电层相对设置且进行接触-分离的往复运动。

优选地，所述第一基底层、第二基底层和第一摩擦层采用形状记忆聚合物层或自修复材料层。

优选地，所述第一摩擦层和第二导电层或第一导电层之间的间隙为20mm。

优选地，所述第一导电层和第二导电层的导电物质包括银纳米线、碳纳米管或石墨烯。

优选地，所述第一摩擦层表面具有凸起或凹槽。

优选地，第一基底层和第二基底层的两侧端部通过连接部连接成环形结构。

优选地，所述连接部与第一基底层和第二基底层一体打印而成。

优选地，所述第一基底层、第二基底层、第一导电层、第二导电层、第一摩擦层、连接部的截面形状为多边形或曲边形。