一種基于摩擦電納米發(fā)電機(jī)的超聲和聲波探測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明利用聚合物材料和金屬材料具有不同的摩擦電性質(zhì)而構(gòu)建出摩擦電納米發(fā)電機(jī)，并且基于該納米發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)并制備出具有超聲和聲波探測(cè)功能的探測(cè)儀。當(dāng)聲波或超聲波傳遞到探測(cè)儀的柔性外膜時(shí)，柔性外膜或者柔性外膜的某些部分發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，使柔性外膜與導(dǎo)電內(nèi)芯的接觸狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化，驅(qū)動(dòng)納米發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電信號(hào)。本發(fā)明的超聲和聲波探測(cè)儀無(wú)需電源供電或預(yù)先充電，可以探測(cè)來(lái)自各個(gè)方向的超聲或者聲波信號(hào)，利用超聲或聲波引起的機(jī)械振動(dòng)實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)，并且采用輕薄的柔性外膜，在提高探測(cè)精度的同時(shí)也簡(jiǎn)化了探測(cè)儀的結(jié)構(gòu)，具有便攜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)約能源等突出優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】一種基于摩擦電納米發(fā)電機(jī)的超聲和聲波探測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于摩擦電納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)超聲和聲波探測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，超聲波是唯一能在深海作遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪芰啃问?，而目前?shí)用的探測(cè)水下目標(biāo)的技術(shù)只有聲納技術(shù)。接收換能器是聲納中的核心器件，它是把水下超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。根據(jù)換能原理的不同，換能器有壓電式和電容式兩種。壓電式接收換能器是基于壓電效應(yīng)的傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成，壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器、測(cè)量電路和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。缺點(diǎn)是很多壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來(lái)克服這一缺陷，而電荷放大器和高輸入阻抗電路等都需要外接電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。電容式接收換能器，一般采用兩塊具有彈性的金屬膜或鍍金屬的膜作為電容器的兩極，當(dāng)彈性膜感受壓力而變形時(shí)，兩極之間形成的電容量發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路即可輸出與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。缺點(diǎn)是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜等，并且使用之前必須給電容充電。
[0003]現(xiàn)有的兩種水下超聲探測(cè)儀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并且只能探測(cè)來(lái)自某一方向的超聲波，無(wú)法探測(cè)來(lái)自四面八方的超聲波信號(hào)，最重要的是都需要外接電源對(duì)其進(jìn)行供電或者充電。由于探測(cè)器需要在水下長(zhǎng)期工作，而對(duì)其進(jìn)行供電或者充電等操作極大地限制了其使用范圍，降低了其使用效率。雖然現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出了一些利用壓電和摩擦電性能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，但是這些發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不適合對(duì)低強(qiáng)度的聲波和高頻率的超聲波進(jìn)行高效的探測(cè)，因此目前還沒(méi)有任何一種自驅(qū)動(dòng)的聲波或超聲波探測(cè)器被發(fā)明出來(lái)，這大大影響了自驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需外部電源的新型超聲探測(cè)儀，該探測(cè)器可以探測(cè)各個(gè)方向上的超聲波信號(hào)。為此，本發(fā)明提供一種新型摩擦電納米發(fā)電機(jī)和包含該發(fā)電機(jī)的有源(自驅(qū)動(dòng))超聲和聲波探測(cè)儀。
[0005]其中，本發(fā)明提供的摩擦電納米發(fā)電機(jī)包括導(dǎo)電內(nèi)芯和圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面形成閉合曲面的柔性外膜，其特征在于所述柔性外膜由內(nèi)向外依次包括聚合物層、電極層和絕緣防腐層，所述聚合物層的厚度處于納米尺度，且其內(nèi)側(cè)與導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面部分不接觸或完全不接觸，所述聚合物層和導(dǎo)電內(nèi)芯分別由具有不同摩擦電性質(zhì)的物質(zhì)組成，從而使聚合物層在與導(dǎo)電內(nèi)芯接觸的過(guò)程中聚合物層得到電子，而導(dǎo)電內(nèi)芯失去電子；
[0006]優(yōu)選地，所述聚合物層內(nèi)側(cè)與所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面不接觸部分的間距保持在8_至 10 μ m ;
[0007]優(yōu)選地，所述聚合物層由容易得到電子的高分子聚合物材料構(gòu)成，可以選自聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈和聚雙苯酚碳酸酯；
[0008]優(yōu)選地，所述聚合物層面向所述導(dǎo)電內(nèi)芯的表面上有納米結(jié)構(gòu)；優(yōu)選包括納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花；更優(yōu)選包括由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列；
[0009]優(yōu)選地，所述電極層由導(dǎo)電薄膜構(gòu)成，優(yōu)選金屬薄膜或銦錫氧化物薄膜，更優(yōu)選金屬薄膜，例如鋁膜、金膜、銅膜；
[0010]優(yōu)選地，所述電極層通過(guò)將金屬沉積在所述聚合物層表面而形成；
[0011 ] 優(yōu)選地，所述沉積方法優(yōu)選為磁控濺射或蒸鍍；
[0012]優(yōu)選地，所述絕緣防腐層還具有防水功能，優(yōu)選為三氧化二鋁層；
[0013]優(yōu)選地，所述絕緣防腐層通過(guò)在電極層表面沉積絕緣防腐材料而形成；
[0014]優(yōu)選地，所述沉積方法優(yōu)選為磁控濺射；
[0015]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有能夠?qū)щ姷耐鈧?cè)面，該外側(cè)面材料為金屬、或銦錫氧化物ITO導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有上下平行的兩個(gè)端面和連接兩個(gè)端面的封閉式外側(cè)面，優(yōu)選兩個(gè)端面與外側(cè)面的橫截面積相等，更優(yōu)選外側(cè)面的縱軸與兩個(gè)端面垂直，尤其是呈柱體、特別是圓柱體；
[0016]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯可以為玻碳棒；
[0017]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外表面上有納米結(jié)構(gòu)，優(yōu)選包括納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花，更優(yōu)選包括由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列；
[0018]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面與聚合物層內(nèi)表面之間不接觸部分的間距為5_至50 μ m,優(yōu)選 Imm 至 100 μ m,更優(yōu)選 800 μ m 至 100 μ m ；
[0019]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯和所述電極層通過(guò)導(dǎo)線連到電壓表上；
[0020]本發(fā)明還提供一種上述摩擦電納米發(fā)電機(jī)的制備方法，其特征在于:將所述導(dǎo)電內(nèi)芯與所述電極層用導(dǎo)線連接到電壓表上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo)電內(nèi)芯與聚合物層之間的間距，最后將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面的封閉曲面；
[0021 ] 優(yōu)選地，所述封邊處理為常規(guī)封邊處理方法，例如粘合處理；
[0022]本發(fā)明提供一種超聲和聲波探測(cè)儀，其特征在于包括摩擦電納米發(fā)電機(jī)、絕緣密封蓋和電壓表，其中所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)包括導(dǎo)電內(nèi)芯和圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面形成閉合曲面的柔性外膜，其特征在于所述柔性外膜由內(nèi)向外依次包括聚合物層、電極層和絕緣防腐層，所述聚合物層的厚度處于納米尺度且其內(nèi)側(cè)與導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面部分不接觸或完全不接觸，其中不接觸部分的間距保持在5mm至50 μ m，所述絕緣密封蓋將探測(cè)儀中除由所述絕緣防腐層覆蓋之外的裸露端面進(jìn)行絕緣密封，所述聚合物層和導(dǎo)電內(nèi)芯分別由具有不同摩擦電性質(zhì)的物質(zhì)組成，從而使聚合物層在與導(dǎo)電內(nèi)芯接觸的過(guò)程中聚合物層得到電子，而導(dǎo)電內(nèi)芯失去電子；
[0023]優(yōu)選地，所述聚合物層由容易得到電子的高分子聚合物材料構(gòu)成，優(yōu)選聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈和聚雙苯酚碳酸酯；[0024]優(yōu)選地，所述聚合物層面向所述導(dǎo)電內(nèi)芯的表面具有納米結(jié)構(gòu)；優(yōu)選為納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花；更優(yōu)選為由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列；
[0025]優(yōu)選地，所述電極層由導(dǎo)電薄膜構(gòu)成，優(yōu)選金屬薄膜或銦錫氧化物薄膜，更優(yōu)選金屬包膜，例如鋁膜、金膜、銅膜；
[0026]優(yōu)選地，所述電極層通過(guò)將金屬沉積在所述聚合物層表面而形成；
[0027]優(yōu)選地，所述沉積方法優(yōu)選為磁控濺射或蒸鍍；
[0028]優(yōu)選地，所述絕緣防腐層還具有防水功能，優(yōu)選為三氧化二鋁層；
[0029]優(yōu)選地，所述絕緣防腐層通過(guò)在電極層表面沉積絕緣防腐材料而形成；
[0030]優(yōu)選地，所述沉積方法優(yōu)選為磁控濺射；
[0031]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有能夠?qū)щ姷耐鈧?cè)面，該外側(cè)面材料為金屬、或銦錫氧化物ITO導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有上下平行的兩個(gè)端面和連接兩個(gè)端面的封閉式外側(cè)面，優(yōu)選兩個(gè)端面與外側(cè)面的橫截面積相等，更優(yōu)選外側(cè)面的縱軸與兩個(gè)端面垂直，尤其是呈柱形；
[0032]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯可以為玻碳棒；
[0033]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外表面具有納米結(jié)構(gòu),優(yōu)選納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花，更優(yōu)選由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列；
[0034]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面與聚合物層內(nèi)表面之間不接觸部分的間距優(yōu)選1_至 100 μ m,更優(yōu)選 800 μ m 至 100 μ m ；
[0035]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電內(nèi)芯和所述電極層通過(guò)導(dǎo)線連到電壓表上；
[0036]本發(fā)明還提供上述超聲和聲波探測(cè)儀的制備方法，其特征在于:將所述導(dǎo)電內(nèi)芯與所述電極層用導(dǎo)線連接到電壓表上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo)電內(nèi)芯與聚合物層之間的間距，再將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面的封閉曲面，最后用絕緣密封蓋對(duì)所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)的兩端進(jìn)行封裝處理。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的摩擦電納米發(fā)電機(jī)和使用該發(fā)電機(jī)而制成的探測(cè)儀具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0038]1、首次在無(wú)需外接電源對(duì)其進(jìn)行供電或者充電的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波和聲波的探測(cè)功能，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、節(jié)省了能源，更拓展了探測(cè)儀在很多不便充電或不便連接電源的領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0039]2、首次使用了立式閉合型的探測(cè)表面，突破了現(xiàn)有技術(shù)中平面換能器只能對(duì)單一方向進(jìn)行探測(cè)的限制，能夠同時(shí)探測(cè)來(lái)自各個(gè)方向的聲波或超聲波信號(hào)，大大提高了對(duì)信號(hào)的捕集范圍。同時(shí)該設(shè)計(jì)還打破了現(xiàn)有技術(shù)中納米發(fā)電機(jī)均采用的雙基底常規(guī)結(jié)構(gòu)，將失電子層、基底層和電極層合而為一，極大的簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和制備工藝，降低了生產(chǎn)成本，非常有利于在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用。
[0040]3、創(chuàng)新的采用了柔性外膜，不僅體積輕薄，而且對(duì)振動(dòng)源的響應(yīng)非常靈敏，即便輕微的超聲波或聲波都能引起外膜或外膜的某些部分往復(fù)振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)摩擦電納米發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電信號(hào)，同時(shí)增大的探測(cè)表面增強(qiáng)了電信號(hào)的輸出強(qiáng)度，因此具有極高的探測(cè)靈敏度。
[0041]4、采用絕緣防腐層將發(fā)電機(jī)密封封裝，擴(kuò)大了發(fā)電機(jī)和探測(cè)儀的使用范圍，特別是能夠在水等液體中正常使用?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0042]通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于顯示出本發(fā)明的主旨。
[0043]圖1為本發(fā)明提供的一種典型的摩擦電納米發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明提供的一種典型的摩擦電納米發(fā)電機(jī)的俯視圖；
[0045]圖3為本發(fā)明提供的一種典型的超聲和聲波探測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0047]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048]圖1所示的是本發(fā)明提供的摩擦電納米發(fā)電機(jī)的一種典型結(jié)構(gòu):表面具有導(dǎo)電性質(zhì)的導(dǎo)電內(nèi)芯101處于探測(cè)儀的中心，在其外側(cè)面圍繞有封閉的柔性外膜，所述柔性外膜由內(nèi)向外依次是聚合物層102、電極層103和絕緣防腐層104，所述導(dǎo)電內(nèi)芯101和電極層103通過(guò)導(dǎo)線與電壓表107相連，從而構(gòu)成本發(fā)明的摩擦電納米發(fā)電機(jī)。由于聚合物層102與導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面材料的摩擦電性質(zhì)不同，二者之間存在得電子能力的差異，聚合物層102得電子能力強(qiáng)而導(dǎo)電內(nèi)芯101的外表面則更容易失去電子，因此當(dāng)超聲波或聲波傳遞到柔性外膜時(shí)，外膜或外膜的某些部分會(huì)發(fā)生前后往復(fù)的機(jī)械振動(dòng)，從而帶動(dòng)聚合物層102或聚合物層102的某些部分與導(dǎo)電內(nèi)芯101之間保持“接觸”與“分開(kāi)”的不斷變化的接觸狀態(tài)，使聚合物層102表面帶有負(fù)電荷，而導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面則帶正電荷，聚合物層102將負(fù)電荷轉(zhuǎn)移給電極層103，使得導(dǎo)電內(nèi)芯101和電極層103之間產(chǎn)生瞬態(tài)電壓，從而將聲波或超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軐?shí)現(xiàn)對(duì)外的瞬態(tài)電壓信號(hào)輸出。其中，柔性外膜發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的強(qiáng)度與超聲波和聲波的強(qiáng)度呈正相關(guān)，振動(dòng)頻率與超聲波和聲波的頻率相同，所以可以通過(guò)獲得的電壓信號(hào)得知超聲波或聲波的強(qiáng)度和頻率。
[0049]本發(fā)明中涉及的材料摩擦電性質(zhì)是指材料在與其他材料發(fā)生摩擦或接觸的過(guò)程中顯示出來(lái)的得失電子能力，即兩種材料相接觸時(shí)一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電，說(shuō)明這兩種材料的得電子能力不同，亦即二者的摩擦電性質(zhì)不同。例如，高分子材料聚對(duì)二甲基硅氧烷(PDMS)與金屬材料鋁箔接觸時(shí)鋁箔帶正電，即得電子能力較弱，聚對(duì)二甲基硅氧烷(PDMS)帶負(fù)電，即得電子能力較強(qiáng)
[0050]以下聚合物材料均可用于本發(fā)明的聚合物層102中，并且按照排列的順序具有越來(lái)越強(qiáng)的得電子能力:聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯。限于篇幅的原因，并不能對(duì)所有可能的材料進(jìn)行窮舉，此處僅列出幾種具體的聚合物材料從人們參考，但是顯然這些具體的材料并不能成為本發(fā)明保護(hù)范圍的限制性因素，因?yàn)樵诎l(fā)明的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)這些材料所具有的摩擦電特性很容易選擇其他類似的材料。
[0051]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚合物層102的材料與導(dǎo)電內(nèi)芯101的材料得電子能力相差越大時(shí)，納米發(fā)電機(jī)輸出的電信號(hào)越強(qiáng)，所以，可以根據(jù)需要探測(cè)的超聲波或聲波的強(qiáng)度及頻率，根據(jù)上面列出的順序選擇合適的聚合物材料作為聚合物層102，以獲得最佳的電信號(hào)輸出性能。
[0052]本發(fā)明的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新是突破了常規(guī)平板式摩擦發(fā)電機(jī)的限制，首次采用了立式封閉外表面的結(jié)構(gòu)。目前常規(guī)的摩擦電發(fā)電機(jī)都是通過(guò)平面接觸的平板式發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)強(qiáng)調(diào)摩擦面的完全接觸以提高電信號(hào)的輸出性能，而且機(jī)械能的驅(qū)動(dòng)源基本都是通過(guò)單方向施加外力而獲得。在這種教導(dǎo)下，人們完全不會(huì)想到將摩擦電發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成單方向接觸面積并不大的、具有立式封閉外表面的結(jié)構(gòu)，更不會(huì)想到用這種發(fā)電機(jī)來(lái)探測(cè)同時(shí)來(lái)自不同方向的振動(dòng)源。而本發(fā)明則是突破了這種限制，創(chuàng)新性的提出了具有立式封閉外表面的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使整個(gè)導(dǎo)電內(nèi)芯101的外側(cè)面都可以與聚合物層102進(jìn)行接觸，從而提供了 360°的全方向檢測(cè)面，這對(duì)于方向難以預(yù)判的、非接觸式的振動(dòng)波的采集具有突出優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)柔性外膜的使用，保證了對(duì)很微小振動(dòng)的靈敏響應(yīng)。
[0053]本發(fā)明的另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新是打破了原有失電子層需要基底支撐的常規(guī)思路，將失電子層、基底層和電極層合而為一，極大的簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和制備工藝，節(jié)約了成本，非常有利于摩擦電納米發(fā)電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。
[0054]為了提高發(fā)電機(jī)的靈敏度，聚合物層102的厚度盡量薄一些，而制備該薄層可采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0055]為了提高摩擦電納米發(fā)電機(jī)的輸出性能，優(yōu)選在所述聚合物層102面向所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的表面全部或部分設(shè)置納米結(jié)構(gòu)，以增加聚合物層102和導(dǎo)電內(nèi)芯101的有效接觸面積，提高二者的表面電荷密度，該納米結(jié)構(gòu)優(yōu)選為納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花，特別是由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列，可以是通過(guò)光刻蝕等方法制備的線狀、立方體、或者四棱錐形狀的陣列，陣列中每個(gè)這種單元的尺寸在納米到微米量級(jí)，具體微納米結(jié)構(gòu)的單元尺寸、形狀不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍。
[0056]在聚合物層102的外側(cè)是電極層103，電極層103可通過(guò)導(dǎo)線與導(dǎo)電內(nèi)芯101連接到電壓表107上，構(gòu)成回路。電極層103由導(dǎo)電材料構(gòu)成，可選自金屬薄膜或銦錫氧化物薄膜，更優(yōu)選金屬薄膜，例如鋁膜、金膜、銅膜；
[0057]電極層103應(yīng)該與聚合物層102緊密接觸，以保證電荷的傳輸效率，較好的方式是將導(dǎo)電材料通過(guò)沉積的方式在所述聚合物層102的外表面成膜；具體的沉積方法可以為磁控濺射或蒸鍍。
[0058]摩擦電納米發(fā)電機(jī)在實(shí)際使用時(shí)的工作環(huán)境也是本發(fā)明在設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮的因素，特別是當(dāng)工作環(huán)境為某些具有腐蝕性或氧化性的液體或氣氛時(shí)，如果不設(shè)防護(hù)層，電極層可能很快就被破壞，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電機(jī)無(wú)法正常工作。所以，為了納米發(fā)電機(jī)的攜帶方便和耐用，可以在電極層103的外側(cè)設(shè)置絕緣防腐層104，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極層的保護(hù)。所述絕緣防腐層104的材料可以根據(jù)工作環(huán)境的不同而有針對(duì)性的選擇，可以是單層，也可以是多層，各層的防腐絕緣材料可以相同，也可以不同，這些在防腐領(lǐng)域有很多可以借鑒的現(xiàn)有知識(shí)。此處以水下工作為例，優(yōu)選抗氧化、防腐蝕性能較好的三氧化二鋁涂層作為絕緣防腐層104。
[0059]絕緣防腐層104與電極層103之間可以接觸也可以不接觸，優(yōu)選二者緊密接觸以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波或超聲波振動(dòng)的同步響應(yīng)，可以通過(guò)粘合或沉積的方式在電極層103的外表面包覆絕緣防腐層104 ;所述沉積方法優(yōu)選為磁控濺射。
[0060]對(duì)制備所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的材料沒(méi)有特殊要求，只要其與聚合物層102相接觸的表面具有導(dǎo)電性即可，具有導(dǎo)電性能的材料都相對(duì)容易失去電子，在與聚合物層102接觸時(shí)就能夠形成電荷的轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生凈勝電荷，用于發(fā)電。常規(guī)的導(dǎo)電材料均可用于本發(fā)明，例如金屬、玻碳材料、銦錫氧化物ITO導(dǎo)電材料以及上述材料的組合。所述的金屬可以是鋁、金、銅等純金屬，也可以是多種金屬的合金。由于與聚合物層102接觸的僅僅是導(dǎo)電內(nèi)芯101的外表面，所以僅要求導(dǎo)電內(nèi)芯101的外表面由導(dǎo)電材料構(gòu)成，而對(duì)內(nèi)部材料沒(méi)有特殊要求。因此，所述導(dǎo)電內(nèi)芯可以是組分均勻的一體結(jié)構(gòu)，如玻碳棒、單一金屬或合金棒等，也可以是基體通過(guò)包覆、沉積或鍍的方法在外表面形成導(dǎo)電材料層的非均勻結(jié)構(gòu)。為了增加所述導(dǎo)電內(nèi)芯101與聚合物層102的接觸面積，提高表面電荷密度，可以將導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面的部分或全部形成納米結(jié)構(gòu)，該納米結(jié)構(gòu)的位置可以與聚合物層102內(nèi)表面的納米結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，也可以相互錯(cuò)開(kāi)，二者的納米結(jié)構(gòu)可以相同也可以不同，作為優(yōu)選，導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面的納米結(jié)構(gòu)為納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花，特別是由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列。
[0061]在超聲波或聲波的作用下，只要導(dǎo)電內(nèi)芯101與聚合物層102的接觸狀態(tài)發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生電能，使電壓表輸出瞬態(tài)電壓信號(hào)。因此，所述導(dǎo)電內(nèi)芯101外側(cè)面與聚合物層102內(nèi)表面之間在沒(méi)有超聲波或聲波的作用下可以完全不接觸，也可以部分接觸，其中不接觸部分的間距為8mm至10 μ m,較好為5mm至50 μ m,優(yōu)選Imm至100 μ m,更優(yōu)選800 μ m至 100 μ m。
[0062]所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的立式結(jié)構(gòu)需要具有上下端面和連接兩個(gè)端面的封閉式外側(cè)面，兩個(gè)端面可以相互平行，也可以呈一定角度，優(yōu)選兩個(gè)端面平行并與外側(cè)面的橫截面積相等，更優(yōu)選外側(cè)面的縱軸與兩個(gè)端面垂直，尤其是呈柱形；導(dǎo)電內(nèi)芯101可以是實(shí)心的也可以是中空的。這些形狀和結(jié)構(gòu)上的變化一般是為了適應(yīng)工作環(huán)境的需要，對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出性能沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的影響，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，而這些調(diào)整也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0063]通過(guò)如下步驟制備上述摩擦電納米發(fā)電機(jī):將所述導(dǎo)電內(nèi)芯101與所述電極層103用導(dǎo)線連接到電壓表上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo)電內(nèi)芯與聚合物層102之間的間距，最后將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面的封閉曲面。根據(jù)需要，可以將聚合物層102、電極層103和/或絕緣防腐層104通過(guò)粘合或沉積等方式預(yù)先形成一個(gè)整體，再將其圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的外側(cè)；也可以由內(nèi)向外一層一層的包覆。對(duì)柔性外膜的封邊處理采用常規(guī)手段即可，例如粘合處理。
[0064]圖3所示的是本發(fā)明提供的超聲和聲波探測(cè)儀的一種典型結(jié)構(gòu):表面具有導(dǎo)電性質(zhì)的導(dǎo)電內(nèi)芯101處于探測(cè)儀的中心，在其外側(cè)面圍繞有封閉的柔性外膜，所述柔性外膜由內(nèi)向外依次是聚合物層102、電極層103和絕緣防腐層104，所述導(dǎo)電內(nèi)芯101和電極層103通過(guò)導(dǎo)線與電壓表107相連，導(dǎo)電內(nèi)芯101和柔性外膜共同形成的上下端面分別由絕緣密封蓋105和106封裝，從而構(gòu)成本發(fā)明的超聲和聲波探測(cè)儀?？梢钥闯觯景l(fā)明的超聲和聲波探測(cè)儀的核心部件是摩擦電納米發(fā)電機(jī)，將該納米發(fā)電機(jī)的兩端加裝密封蓋進(jìn)行封裝即成為便攜、自驅(qū)動(dòng)的超聲和聲波探測(cè)儀，可以放在任何需要的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波和超聲波的探測(cè)。所以，前面對(duì)摩擦電納米發(fā)電機(jī)各部件的說(shuō)明均適用于本超聲和聲波探測(cè)儀，此處不再贅述。
[0065]但是需要說(shuō)明的是，在將本發(fā)明的納米發(fā)電機(jī)應(yīng)用到對(duì)聲波和超聲波的檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)于聲波和超聲波的常規(guī)強(qiáng)度而言，為了達(dá)到較好的探測(cè)效果，對(duì)聚合物層102和導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面不接觸部分的間距控制是非常關(guān)鍵的因素。并非所有在震動(dòng)下能夠使聚合物層102和導(dǎo)電內(nèi)芯101外表面接觸的間距都能夠產(chǎn)生出良好的輸出信號(hào)，發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和綜合研究提出了比較好的間距范圍是5mm至50 μ m，優(yōu)選Imm至100 μ m，更優(yōu)選800 μ m至100 μ m。這種優(yōu)選范圍的提出也是本發(fā)明的一個(gè)重要貢獻(xiàn)所在。
[0066]關(guān)于上下絕緣密封蓋105和106，主要起到對(duì)納米發(fā)電機(jī)的密封作用，使用現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣密封材料即可。
[0067]采用如下方法制備本發(fā)明的超聲和聲波探測(cè)儀:將所述導(dǎo)電內(nèi)芯101與所述電極層103用導(dǎo)線連接到電壓表107上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯101的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo)電內(nèi)芯101與聚合物層102之間的間距，再將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯101外側(cè)面的封閉曲面，最后用上絕緣密封蓋105和下絕緣密封蓋106對(duì)所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)的兩端進(jìn)行封裝處理。
[0068]實(shí)施例1:摩擦電納米發(fā)電機(jī)的制備
[0069]采用蒸鍍法在長(zhǎng)5cmX寬6.5cmX厚50 μ m的聚酰亞胺的下表面均勻鍍上一層金Au薄膜，冷卻后將一根導(dǎo)線的一端通過(guò)焊接固定在金Au薄層的外側(cè)，實(shí)現(xiàn)金Au薄層與導(dǎo)線的連接；在該金Au薄膜表面再通過(guò)磁控濺射均勻沉積一定厚度的三氧化二鋁作為絕緣防腐層，如此形成由聚酰亞胺、Au薄膜和三氧化二鋁薄層構(gòu)成的柔性外膜。以底面直徑為2cm、高為5cm的鋁圓柱體作為導(dǎo)電內(nèi)芯，將一根導(dǎo)線的一端固定在導(dǎo)電內(nèi)芯的頂端，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和導(dǎo)電內(nèi)芯的連接。將連有導(dǎo)線的柔性外膜以聚合物層朝向鋁芯，并在鋁圓柱體的立面外側(cè)圍繞一周，調(diào)整金屬芯與外膜之間的縫隙約為500 μ m，使外膜幾乎貼在金屬芯上，再將柔性外膜重合的兩邊粘合，以形成封閉的曲面。
[0070]對(duì)發(fā)電機(jī)的柔性外膜施加外力，如揉搓或輕按，電壓表有相應(yīng)的電信號(hào)輸出，說(shuō)明能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。
[0071]實(shí)施例2:摩擦電納米發(fā)電機(jī)的制備
[0072]采用蒸鍍法在長(zhǎng)15cmX寬6.5cmX厚10 μ m的聚酰亞胺的下表面均勻鍍上一層銦錫氧化物(ITO)薄膜，冷卻后將一根導(dǎo)線的一端通過(guò)焊接固定在銦錫氧化物薄層的外側(cè)，實(shí)現(xiàn)銦錫氧化物薄層與導(dǎo)線的連接；在該銦錫氧化物薄膜表面再通過(guò)磁控濺射均勻沉積一定厚度的三氧化二鋁作為絕緣防腐層，如此形成由聚酰亞胺、銦錫氧化物薄膜和三氧化二鋁薄層構(gòu)成的柔性外膜。以底面直徑為2cm、高為15cm的玻碳棒作為導(dǎo)電內(nèi)芯，將一根導(dǎo)線的一端固定在導(dǎo)電內(nèi)芯的頂端，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和導(dǎo)電內(nèi)芯的連接。將連有導(dǎo)線的柔性外膜以聚合物層朝向玻碳棒，并在玻碳棒的立面外側(cè)圍繞一周，調(diào)整金屬芯與外膜之間的縫隙約為7_，使外膜幾乎貼在金屬芯上，再將柔性外膜重合的兩邊粘合，以形成封閉的曲面。[0073]對(duì)發(fā)電機(jī)的柔性外膜施加外力，如揉搓或輕按，電壓表有相應(yīng)的電信號(hào)輸出，說(shuō)明能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。
[0074]實(shí)施例3:超聲波探測(cè)儀的制備
[0075]采用蒸鍍法在尺寸為長(zhǎng)IOcmX寬12.8cmX厚100 μ m的聚對(duì)二甲基硅氧烷的下表面均勻鍍上一層鋁Al薄膜，冷卻后將一根導(dǎo)線的一端通過(guò)焊接固定在鋁Al薄層的外側(cè)，實(shí)現(xiàn)鋁Al薄層與導(dǎo)線的連接；在該鋁Al薄膜表面再通過(guò)磁控濺射均勻沉積一定厚度的三氧化二鋁作為絕緣防腐層，如此形成由聚酰亞胺、鋁Al薄膜和三氧化二鋁薄層構(gòu)成的柔性外膜。以底面直徑為2cm、高為IOcm的銅圓柱體作為導(dǎo)電內(nèi)芯，將一根導(dǎo)線的一端固定在導(dǎo)電內(nèi)芯的頂端，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和導(dǎo)電內(nèi)芯的連接。將連有導(dǎo)線的柔性外膜以聚合物層朝向鋁芯，并在銅圓柱體的立面外側(cè)圍繞一周，調(diào)整金屬芯與外膜之間的縫隙約為4mm，再將柔性外膜重合的兩邊粘合，以形成封閉的曲面。最后在納米發(fā)電機(jī)的兩端加蓋絕緣密封蓋，并用防水膠進(jìn)行密封處理。
[0076]將本實(shí)施例的探測(cè)儀置于水下，然后在水下放入一個(gè)超聲波振動(dòng)源。當(dāng)產(chǎn)生的超聲波傳遞到外膜時(shí)，可以看到外膜發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，膜或膜的某些部分與金屬芯的接觸狀態(tài)相應(yīng)的發(fā)生變化，電壓表采集到由探測(cè)器所輸出的電壓信號(hào)。
[0077]實(shí)施例4:聲波探測(cè)儀的制備
[0078]采用濺射法在尺寸為長(zhǎng)4cmX寬12.8cmX厚IOOnm的聚對(duì)二甲基硅氧烷的下表面均勻鍍上一層銅Cu薄膜，冷卻后將一根導(dǎo)線的一端通過(guò)焊接固定在銅Cu薄層的外側(cè)，實(shí)現(xiàn)銅Cu薄層與導(dǎo)線的連接；在該銅Cu薄膜表面再通過(guò)磁控濺射均勻沉積一定厚度的三氧化二鋁作為絕緣防腐層，如此形成由聚酰亞胺、銅Cu薄膜和三氧化二鋁薄層構(gòu)成的柔性外膜。以底面直徑為2cm、高為4cm的表面鍍有銦錫氧化物(ITO)的六棱柱體作為導(dǎo)電內(nèi)芯，將一根導(dǎo)線的一端固定在導(dǎo)電內(nèi)芯的頂端，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和導(dǎo)電內(nèi)芯的連接。將連有導(dǎo)線的柔性外膜以聚合物層朝向?qū)щ妰?nèi)芯，并在該六棱柱體的立面外側(cè)圍繞一周，調(diào)整金屬芯與外膜之間的縫隙約為50 μ m，使外膜幾乎貼在金屬芯上，再將柔性外膜重合的兩邊粘合，以形成封閉的曲面。最后在納米發(fā)電機(jī)的兩端加蓋絕緣密封蓋，并用防水膠進(jìn)行密封處理。
[0079]將本實(shí)施例的探測(cè)儀置于空氣中，然后在附近放一個(gè)聲波振動(dòng)源。當(dāng)振動(dòng)源工作時(shí)，電壓表采集到由探測(cè)儀輸出的電壓信號(hào)，表明該探測(cè)器對(duì)聲波具有探測(cè)功能。
[0080]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦電納米發(fā)電機(jī)，包括導(dǎo)電內(nèi)芯和圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面形成閉合曲面的柔性外膜，其特征在于所述柔性外膜由內(nèi)向外依次包括聚合物層、電極層和絕緣防腐層，所述聚合物層的厚度處于納米尺度且其內(nèi)側(cè)與導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面部分不接觸或完全不接觸，所述聚合物層和所述導(dǎo)電內(nèi)芯分別由具有不同摩擦電性質(zhì)的物質(zhì)組成，從而使所述聚合物層在與所述導(dǎo)電內(nèi)芯接觸的過(guò)程中所述聚合物層得到電子，而所述導(dǎo)電內(nèi)芯失去電子。
2.如權(quán)利要求1所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述聚合物層內(nèi)側(cè)與所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面不接觸部分的間距保持在8mm至10 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述聚合物層由容易得到電子的高分子聚合物材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述高分子聚合物材料選自聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈和聚雙苯酚碳酸酯。
5.如權(quán)利要求1所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述聚合物層面向所述導(dǎo)電內(nèi)芯的表面上具有納米結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述納米結(jié)構(gòu)包括納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花。
7.如權(quán)利要求6所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述納米結(jié)構(gòu)包括由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述電極層由導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的納`米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電薄膜選自金屬薄膜或銦錫氧化物薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述金屬薄膜為鋁膜、金膜或銅膜。
11.如權(quán)利要求9所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電薄膜通過(guò)將金屬沉積在所述聚合物層表面而形成。
12.如權(quán)利要求11所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沉積方法為磁控濺射或蒸鍍。
13.如權(quán)利要求1所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述絕緣防腐層還具有防水功能。
14.如權(quán)利要求13所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述絕緣防腐層為三氧化二鋁層。
15.如權(quán)利要求1所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述絕緣防腐層通過(guò)在電極層表面沉積絕緣防腐材料而形成。
16.如權(quán)利要求15所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沉積方法為磁控濺射。
17.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有能夠?qū)щ姷耐鈧?cè)面。
18.如權(quán)利要求17所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外側(cè)面材料為金屬或銦錫氧化物導(dǎo)電膜。
19.如權(quán)利要求17所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯為玻碳棒。
20.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯具有上下平行的兩個(gè)端面和連接兩個(gè)端面的封閉式外側(cè)面。
21.如權(quán)利要求20所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯為柱體。
22.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外表面上有納米結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面與聚合物層內(nèi)表面之間不接觸部分的間距范圍為1mm至100 μ m。
24.如權(quán)利要求23所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面與聚合物層內(nèi)表面之間不接觸部分的間距為800 μ m至100 μ m。
25.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的納米發(fā)電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電內(nèi)芯和所述電極層通過(guò)導(dǎo)線連到電壓表上。
26.—種如權(quán)利要求25所述的摩擦電納米發(fā)電機(jī)的制備方法，其特征在于:將所述導(dǎo)電內(nèi)芯與所述電極層用導(dǎo)線連接到電壓表上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo)電內(nèi)芯與聚合物層之間的間距，最后將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面的封閉曲面。
27.如權(quán)利要求26所述的制備方法，其特征在于所述封邊處理為粘合處理。
28.—種超聲和聲波探測(cè)儀，其特征在于包括權(quán)利要求1-24任一項(xiàng)所述的摩擦電納米發(fā)電機(jī)、絕緣密封蓋和電壓表，其中所述聚合物層內(nèi)側(cè)與所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面不接觸部分的間距保持在5mm至50 μ m,所述導(dǎo)電內(nèi)芯和所述電極層通過(guò)導(dǎo)線連到電壓表上，所述絕緣密封蓋將探測(cè)儀中除由所述絕緣防腐層覆蓋之外的裸露端面進(jìn)行絕緣密封。
29.一種權(quán)利要求28所述的超聲和聲波探測(cè)儀的制備方法，其特征在于:將所述導(dǎo)電內(nèi)芯與所述電極層用導(dǎo)線連接到電壓表上，然后將所述柔性外膜圍繞到所述導(dǎo)電內(nèi)芯的外側(cè)面，并調(diào)整所述導(dǎo) 電內(nèi)芯與聚合物層之間的間距，再將所述柔性外膜進(jìn)行封邊處理，使之成為圍繞在所述導(dǎo)電內(nèi)芯外側(cè)面的封閉曲面，最后用絕緣密封蓋對(duì)所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)的兩端進(jìn)行封裝處理。
【文檔編號(hào)】G01H11/06GK103780121SQ201310006277
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】王中林, 張虎林, 楊亞 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心