[发明专利]可变换工作模式的能量收集装置及纳米发电机

权利要求书

1.一种可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，包括带电序列不同的多个第一摩擦单元(1)和多个第二摩擦单元(2)，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)表面设有凸起(3)，位于同排的所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)间隔设置，且位于同列的所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)交错设置；

所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)具有形状记忆性能，位于同排和/或同列上相邻所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)交界线处设置有折痕(4)以形成可伸缩折纸结构，所述可伸缩折纸结构用于在外界刺激驱动下进行收缩和伸展运动。

2.根据权利要求1所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)的形状为长方体、正方体或平行四边体。

3.根据权利要求1所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)的原料包括形状记忆聚合物和导电材料，所述导电材料占所述形状记忆聚合物和所述导电材料总重量的1％-50％。

4.根据权利要求3所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，所述形状记忆聚合物选自形状记忆聚氨酯树脂、环氧类的热塑性形状记忆聚合物、环氧类的热固性形状记忆聚合物、苯乙烯类形状记忆聚合物、氰酸酯类形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物和聚己内酯形状记忆聚合物的一种或多种；

所述导电物质选自纳米金、纳米银、纳米镍、碳纳米管和石墨烯中一种或多种。

5.根据权利要求4所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)的原料还包括掺杂材料；

所述掺杂材料选自石墨纤维、碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、硼纤维、碳化硅纤维、碳粉、炭黑、碳纳米管和镍粉中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)通过4D打印技术打印成型。

7.根据权利要求1所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，还包括导线和整流桥(6)，所述第一摩擦单元(1)和所述第二摩擦单元(2)通过所述导线与所述整流桥(6)的输入端电连接。

8.根据权利要求1所述的可变换工作模式的能量收集装置，其特征在于，还包括压电层(5)，所述压电层(5)设于所述第一摩擦单元(1)或所述第二摩擦单元(2)背离所述凸起(3)的端面上。

9.一种纳米发电机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的可变换工作模式的能量收集装置。

10.根据权利要求9所述的纳米发电机，其特征在于，所述可变换工作模式的能量收集装置设置为多层，相邻层的所述可变换工作模式的能量收集装置叠加方向相反。