[发明专利]一种液滴摩擦纳米发电机及其监测仪与监测方法

权利要求书

1.一种液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，

电极阵列层(5)，其包括电极阵列；所述电极阵列中的每个电极(3)都为独立电极单独输出至一个外电路，且等距排列；

绝缘聚合物层(2)，其贴合且覆盖在所述电极阵列的其中一侧上，绝缘聚合物层(2)供液滴(1)在绝缘聚合物层(2)上滑动摩擦，由此相应电极(3)感应液滴(1)与绝缘聚合物层(2)界面区的电荷转移量。

2.如权利要求1所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，电极阵列层(5)还包括：

绝缘聚合物基板(4)，电极阵列镶嵌在绝缘聚合物基板(4)中且两侧裸露在绝缘聚合物基板(4)的相对两侧上；绝缘聚合物层(2)贴合在绝缘聚合物基板(4)镶嵌有所述电极阵列的其中一侧上且覆盖所述电极阵列。

3.如权利要求1所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，绝缘聚合物层(2)的聚合物材料为薄膜材料，固体材料或经过化学修饰和细胞附着的化学生物材料；

和/或，绝缘聚合物层(2)的表面为疏水表面。

4.如权利要求3所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，绝缘聚合物层(2)的聚合物材料为聚甲基丙烯酸甲酯，或尼龙，或氯乙烯，或聚二甲基硅氧烷，或聚四氟乙烯，或半导体材料；和/或，绝缘聚合物层(2)的厚度为1μm-100μm。

5.如权利要求1所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，电极(3)采用导电高分子材料或不锈刚材料制成，或采用金、银、钼、铝、镍、铜、钛、烙、锡及其合金中的一种材料制成；

和/或，电极(3)的形状为正方形或者圆形；

和/或，电极(3)的直径范围为0.1-10mm；

和/或，所述电极阵列中的电极(3)的间距范围为0.1-10mm；

和/或，所述电极阵列的密度范围为0.1-1mm。

6.如权利要求2所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，绝缘聚合物层(2)和电极阵列层(5)的外侧边缘通过胶带连接；

和/或，绝缘聚合物基板(4)的厚度范围为1-10mm。

7.如权利要求2所述的液滴摩擦纳米发电机，其特征在于，所述绝缘聚合物层(2)采用全氟乙烯丙烯共聚物薄膜，厚度范围为10-50μm；

所述绝缘聚合物基板为聚甲基丙烯酸甲酯基底。

8.一种在液滴的运动过程中的电荷转移实时监测仪，其特征在于，其包括：

如权利要求1至7中任意一项所述的液滴摩擦纳米发电机；

检测装置，所述液滴摩擦纳米发电机中的每个电极(3)都独立与所述检测装置电性连接；通过电极(3)感应液滴(1)与绝缘聚合物层(2)界面区的电荷转移量，电极(3)由此通过所述检测装置形成独立的电信号；所述检测装置通过这些独立的电信号得到液滴(1)在绝缘聚合物层(2)上的整个运动轨迹。

9.如权利要求8所述的在液滴的运动过程中的电荷转移实时监测仪，其特征在于，所述检测装置为电流检测装置、电压检测装置或电荷检测装置，相应的电信号对应为电流信号、电压信号或电荷信号。

10.一种长距离下液滴在疏水界面滑动过程中的高分辨电荷分布监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

提供如权利要求8或9所述的在液滴的运动过程中的电荷转移实时监测仪；

当液滴(1)在疏水界面长距离滑动时，所述电荷转移实时监测仪的电极(3)通过所述电荷转移实时监测仪的检测装置形成独立的电信号，通过这些独立的电信号得到长距离下液滴在疏水界面滑动过程中的高分辨电荷分布轨迹。

11.将如权利要求1至7中任意一项所述的液滴摩擦纳米发电机作为探针在液固界面间实时微观电荷转移监测中的应用，或在材料表面物理、化学性质的微观快速检测中的应用，或在液体化学和物理性质的检测中的应用，或在生物薄膜表面性质的微观检测中的应用，或在细胞和病毒的快速检测中的应用。