容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，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)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，包括第一部件、第二部件和電信號輸出端，其特征在于，所述第一部件至少一個表面帶電；所述第二部件由一個第一電極層和與之配合的一個第二電極層組成，所述第一電極層和第二電極層分隔設(shè)置并且分別與所述電信號輸出端的兩端電連接，所述第一部件的帶電表面交替靠近所述第一電極層和第二電極層，使所述第一電極層和第二電極層通過所述電信號輸出端向外輸出電信號。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件的帶電表面與所靠近的電極層表面之間的垂直間距遠(yuǎn)小于所述第一部件從一個電極層移向另一個電極層的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述垂直間距小于 5cm。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件表面帶有的電荷通過與第二部件摩擦獲得。
5.如權(quán)利要求4所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件需要帶電的表面和/或第二部件用于與所述第一部件發(fā)生接觸摩擦的表面進(jìn)行物理或化學(xué)改性，使其表面分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層與第一部件靠近的表面，和第二電極層202與第一部件10靠近的表面形狀和尺寸相同。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件帶電表面的形狀和尺寸與所靠近的第一電極層和/或第二電極層表面的形狀和尺寸相同。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件為絕緣體或半導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件為駐極體材料。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層的尺寸和形狀相同或不同。
11.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層之間的分隔距離為0.lmm-5cm0
12.如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層處于同一個平面或曲面上。
13.如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層之間的空隙中填有填充介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求13所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述填充介質(zhì)為絕緣體，從下列材料中選取:聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯聚氯醚、聚偏二氯乙烯和聚(2，6- 二甲基聚亞苯基氧化物)、不導(dǎo)電的液體、不導(dǎo)電的氣體和真空。
15.如權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括隔離層，所述第一電極層和第二電極層的上表面完全貼合在所述隔離層的背面，第一部件的帶電表面交替向背面貼合有所述第一電極層的隔離層的部分上表面、以及背面貼合有第二電極層的隔離層的部分上表面靠近。
16.如權(quán)利要求15所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述隔離層為絕緣材料。
17.如權(quán)利要求15或16所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一部件為絕緣體、半導(dǎo)體或?qū)w。
18.如權(quán)利要求15-17任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述隔離層為分立結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求15-19任一項(xiàng)所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，第一部件的表面通過與所述隔離層表面接觸并來回滑動而帶電。
20.如權(quán)利要求12所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層分隔設(shè)置在同一個曲面上，所述第一部件設(shè)置在另一個曲率相同的曲面上，并且隨著兩個曲面的旋轉(zhuǎn)，所述第一部件的帶電表面交替與所述第一電極層和第二電極層靠近。
21.如權(quán)利要求12所述的非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述第一電極層和第二電極層分隔設(shè)置在同一個曲面上，所述第一部件在作單擺式振動或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，其帶電表面交替與第一電極層201和第二電極層靠近。
22.一種基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于:由2個或2個以上權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述納米發(fā)電機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)形成。
23.如權(quán)利要求22所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，至少部分納米發(fā)電機(jī)共用I個第一部件。
24.如權(quán)利要求22所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所有所述納米發(fā)電機(jī)共用I個第一部件。
25.如權(quán)利要求22-24任一項(xiàng)所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，各所述納米發(fā)電機(jī)中的第二部件相同或不同。
26.如權(quán)利要求22-25任一項(xiàng)所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，每個納米發(fā)電機(jī)均與一個獨(dú)立的電信號輸出端電連接，或者至少2個納米發(fā)電機(jī)共用一個電信號輸出端。
27.如權(quán)利要求22所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所有所述納米發(fā)電機(jī)共用I組第二部件。
28.如權(quán)利要求22所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，每個所述第一部件的帶電表面交替靠近第一電極層和第二電極層，并且相鄰兩個第一部件之間的間距滿足:當(dāng)I個第一部件完全離開第二電極層后，另一個第一部件才開始靠近第一電極層。
29.如權(quán)利要求22-27任一項(xiàng)所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，兩個電極層在所述第一部件運(yùn)動方向的尺寸相同，具有長度L，兩個電極層之間的最短距離為d ； 相鄰兩個第一部件所帶的電荷電性相同；相鄰兩個第一部件之間的最短距離大于或等于L+d,并且小于2L+d ； 或者， 相鄰兩個第一部件所帶的電荷電性相反；相鄰兩個第一部件之間的最優(yōu)距離為d。
30.如權(quán)利要求22-26任一項(xiàng)所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，至少部分納米發(fā)電機(jī)的第一電極層連接形成互相導(dǎo)通的第一導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，同時與之配合的第二電極層連接形成互相導(dǎo)通的第二導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并且兩個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)相互隔離。
31.如權(quán)利要求30所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述第一導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和第二導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形狀相同或互補(bǔ)。
32.如權(quán)利要求30或31所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述第一導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和第二導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)均為規(guī)整的周期性結(jié)構(gòu)，每個周期性重復(fù)單元的尺寸和形狀相同。
33.如權(quán)利要求32所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述重復(fù)單元的尺寸和形狀與所述第一部件的形狀和尺寸相同。
34.如權(quán)利要求30-33任一項(xiàng)所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，相鄰兩個第一部件同時與一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的不同重復(fù)單元靠近。
35.如權(quán)利要求34所述的基于非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述第一部件與第二部件的重復(fù)單元的數(shù)目相同或不同。
36.一種發(fā)電方法，其特征在于包括如下步驟: 1)提供分隔放置的第一電極層和第二電極層，并將兩個電極層分別與電信號輸出端的兩端電連接； 2)使獨(dú)立并且?guī)щ姷牡谝徊考惶婵拷谝浑姌O層和第二電極層； 3)通過電信號輸出端向外輸出電信號。
37.如權(quán)利要求36所述的發(fā)電方法，其特征在于，步驟2)中的第一部件所帶的電，是在靠近第一電極層201之前預(yù)先帶有，或者通過與第一電極層201或第二電極層202摩擦后再分離所帶有的。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非接觸式靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)組和發(fā)電方法，該發(fā)電機(jī)包括兩個分離的電極層，和一個交替與這兩個電極層靠近的第一部件。在外界機(jī)械能的作用下，該第一部件上所帶的靜電，將隨其運(yùn)動交替地接近兩個電極層，進(jìn)而交替地改變兩個電極層間的感應(yīng)電勢差，驅(qū)動電子在電極層間連接的外電路來回流動，而形成交流電。該納米發(fā)電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是，運(yùn)動的第一部件不需要附著電極并用導(dǎo)線接入系統(tǒng)，從而使得任何自由移動的物體上的機(jī)械能都可以不受限制地被收集利用，并且第一部件無需與電極層緊密接觸，大大提高了發(fā)電機(jī)的使用壽命和適用范圍。
【IPC分類】H02N1-04
【公開號】CN104734556
【申請?zhí)枴緾N201310717736
【發(fā)明人】王思泓, 王中林, 林龍, 謝燕楠, 牛思淼
【申請人】北京納米能源與系統(tǒng)研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月23日