表面電荷調制方法及相應的摩擦發電裝置、方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發電技術領域，具體涉及摩擦發電、納米材料等，特別是一種應用于摩擦發電裝置的表面電荷調制方法，以及應用該方法的摩擦發電裝置和摩擦發電方法。
【背景技術】
[0002]近年來，摩擦起電效應被廣泛應用在新型的摩擦發電機中，以將機械能轉化成電能。通常，摩擦發電機具有兩個能夠相對運動的部件，兩個部件相互面對的一側具有起電層，在起電層的背部貼附導電層，當兩個部件受到外部機械力作用而使兩個起電層相對接觸或滑動時，在靜電感應驅動下，自由電子在導電層之間移動，產生脈沖輸出。表面電荷密度是摩擦發電機輸出大小的決定因素。為了提高表面電荷密度，挑選出的材料不僅要求是薄膜材料，而且需要兩種材料之間存在大的摩擦電極性差異，這很大程度的限制了摩擦發電機材料的選擇范圍。
[0003]因此，如果開發出一種能夠有效的提高表面電荷密度的方法，對提高摩擦發電機的輸出具有重要的作用。
【發明內容】
[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明的目的是拓寬摩擦納米發電機材料選擇范圍，提高摩擦納米發電機輸出。
[0006]( 二)技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發明提出一種應用于摩擦發電裝置的表面電荷調制方法，所述摩擦發電裝置包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件能夠相對運動，并且在所述運動過程中，該第一部件的至少一個表面與該第二部件的至少一個表面能夠發生接觸和分離，所述相互接觸和分離的表面稱為摩擦面，該方法包括:在所述第一部件和第二部件分離時，使所述第一部件和第二部件中的至少一個的所述摩擦面與至少一個調制部件的一個表面相接觸，該表面稱為接觸面；所述接觸面的材料與其所接觸的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦電極序。
[0008]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相同，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與其所接觸的摩擦面材料的摩擦電極序不同；
[0009]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相比較正，所述調制部件用于調制第一部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第一部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較負，使第一部件帶正電；所述調制部件用于調制第二部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較正，使第二部件帶負電；
[0010]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相比較正，所述調制部件用于調制第一部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第一部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較正，使第一部件帶負電；所述調制部件用于調制第二部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較負，使第二部件帶正電。
[0011]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料選自高分子薄膜材料。
[0012]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述調制部件的接觸面的材料為絕緣材料或導體材料。
[0013]根據本發明的一種【具體實施方式】，在所述第一部件和第二部件接觸時，使所述調制部件與所述第一部件、第二部件均分離。
[0014]同時，本發明還提出一種摩擦發電裝置，包括第一部件、第二部件和至少一個調制部件，所述第一部件和第二部件能夠相對運動，并且在所述運動過程中，該第一部件的至少一個表面與該第二部件的至少一個表面能夠發生接觸和分離，所述相互作用的表面稱為摩擦面，在所述第一部件和第二部件分離時，所述第一部件和第二部件中的至少一個的所述摩擦面與所述調制部件的一個表面相接觸，該表面稱為接觸面，該接觸面的材料與其所接觸的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦電極序。
[0015]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相同，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與其所接觸的摩擦面材料的摩擦電極序不同；
[0016]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相比較正，所述調制部件用于調制第一部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第一部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較負，使第一部件帶正電；所述調制部件用于調制第二部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較正，使第二部件帶負電；
[0017]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相比較正，所述調制部件用于調制第一部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第一部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較正，使第一部件帶負電；所述調制部件用于調制第二部件時，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與所述第二部件的摩擦面材料的摩擦電極序相比較負，使第二部件帶正電。
[0018]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料選自高分子薄膜材料。
[0019]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述調制部件的接觸面的材料為絕緣材料或導體材料。
[0020]根據本發明的一種【具體實施方式】，在所述第一部件和第二部件接觸時，使所述調制部件與所述第一部件、第二部件均分離。
[0021]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述第一部件包括第一起電層(11)，第一導電層(12)，所述第二部件包括第二起電層(21)，第二導電層(22)，所述第一起電層(11)和第二起電層(21)相互對置，其對置面作為所述摩擦面、如權利要求11所述的摩擦發電裝置，其特征在于，所述調制部件包括調制體(31)和連接桿(32)，所述連接桿(32)用于支持所述調制體(31)，使得當第一部件和第二部件分離時，所述調制體(31)能夠與所述第一起電層11發生接觸，并且，當第一部件和第二部件接觸時，所述調制體(31)與所述第一起電層
(11)和第二起電層(21)均分離。
[0022]根據本發明的一種【具體實施方式】，還包括一個腔體，所述腔體包括彈性連接層
(5)，所述第一部件和第二部件置于所述腔體內，所述彈性連接層(5)用于使所述腔體在受到外部作用力時發生彈性形變，并且在撤去所述外部作用力后恢復原形，其中，在所述腔體發生所述彈性形變時，所述第一部件與第二部件相互接觸，在所述腔體恢復原形時，所述第一部件和第二部件相互分離。
[0023]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述連接桿32的一端固定在所述腔體內的左右兩端中的一端。
[0024]根據本發明的一種【具體實施方式】，所述腔體發生彈性形變的過程中，所述調制體與所述第一起電層(11)和/或第二起電層(21)發生摩擦。
[0025]此外，還提出一種摩擦發電方法，包括如下步驟:
[0026]提供第一部件和第二部件，使第一部件和第二部件能夠相對運動，并且在所述運動過程中，該第一部件的至少一個表面與該第二部件的至少一個表面能夠發生接觸和分離，所述相互作用的表面稱為摩擦面；
[0027]在所述第一部件和第二部件分離時，使所述第一部件和第二部件中的至少一個的所述摩擦面與至少一個調制部件的一個表面相接觸，該表面稱為接觸面，所述接觸面的材料與其所接觸的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦電極序。
[0028]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦電極序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦電極序相同，所述調制部件的接觸面的摩擦電極序與其所接觸的摩擦面材料的摩擦電極序不