柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111541393A(43)申请公布日2020.08.14(21)申请号202010309000.5(22)申请日2020.04.19(71)申请人季华实验室地址528200广东省佛山市南海区桂城南平西路13号承业大厦13楼(72)发明人徐婷张不扬(74)专利代理机构深圳中创智财知识产权代理有限公司44553代理人文言田宇(51)Int.Cl.H02N1/04(2006.01)G01M17/02(2006.01)B60C23/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统(57)摘要本发明涉及纳米新能源技术领域，尤其涉及一种柔性摩擦纳米发电机及无源轮胎监测系统。本发明的柔性摩擦纳米发电机包括柔性封装腔、分别固定设置在柔性封装腔两相对内壁上的两导电层，以及分别固定设置在两导电层上的两摩擦层，两导电层电性连接，两摩擦层间存在间隔距离；当以上结构在两导电层的相对方向上受压时两摩擦层能够接触产生正负静电荷，当所受压力减小时两摩擦层脱离接触，电子在两电极层间流动形成交流电。本发明的柔性摩擦纳米发电机的结构简单、耐潮、稳定性和柔性优良。本发明的无源轮胎监测系统利用本发明的柔性摩擦纳米发电机为其提供电能，进而实现在不额外接入其他电源的情况下执行监测轮胎状态的任务。CN111541393ACN111541393A权利要求书1/2页1.一种柔性摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：柔性封装腔以及设置在所述柔性封装腔腔体内部的第一导电层、第二导电层、第一摩擦层以及与所述第一摩擦层材质不同的第二摩擦层；所述第一导电层和所述第二导电层分别固定设置在所述柔性封装腔的一组相对内壁上，所述第一导电层面向所述第二导电层的一面固定设置有所述第一摩擦层，所述第二导电层面向所述第一导电层的一面固定设置有所述第二摩擦层；所述第一导电层与所述第二导电层电性连接，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层之间存在间隔距离；在所述第一导电层、所述第二导电层的相对方向上，所述柔性封装腔受压变形时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层能够相互靠近并接触；所述柔性封装腔所受压力减小时，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层能够脱离接触并相互远离。2.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一导电层包括第一柔性基底层和第一电极层，所述第一柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第一电极层固定安装在所述第一柔性基底层靠近所述第一摩擦层的面上；和/或，所述第二导电层包括第二柔性基底层和第二电极层，所述第二柔性基底层固定安装在所述柔性封装腔的内壁上，所述第二电极层固定安装在所述第二柔性基底层靠近所述第二摩擦层的面上。3.根据权利要求2所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一柔性基底层和/或所述第二柔性基底层与所述柔性封装腔为材质相同的一体绝缘结构。4.根据权利要求2或3所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层与所述第一电极层为相同材质的一体导电结构或者所述第二摩擦层与所述第二电极层为相同材质的一体导电结构。5.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一导电层和/或所述第二导电层包括柔性基底和与所述柔性基底混合形成柔性导电膜层的导电介质。6.根据权利要求1、2、3、5中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层朝向远离对侧摩擦层的方向拱起。7.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层的材质和所述第二摩擦层的材质在摩擦带电序列中不相邻。8.根据权利要求7所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层和所述第二摩擦层为柔性膜层，材质分别为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、碳纳米管、弹性硅胶、环氧树脂、溴化丁基橡胶以及尼龙材料中的一种。9.根据权利要求1所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述柔性封装腔为绝缘材料，包括橡胶、硅胶、弹性树脂以及聚酰亚胺中的至少一种。10.根据权利要求1、2、3、5、7、8、9中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦层面向所述第二摩擦层的一面和/或所述所述第二摩擦层面向所述第一摩擦层的一面上设置有微纳结构。11.一种无源轮胎监测系统，用于监测轮胎状态，其特征在于，包括：设置在所述轮胎内部依次电性连接的能量收集模块、能量管理模块以及传感器模块；2CN111541393A权利要求书2/2页所述能量收集模块包括至少一个权利要求1至10中任一项所述的柔性摩擦纳米发电机，每个所述柔性摩擦纳米发电机固定设置在所述轮胎的胎面内表面或胎侧内表面上，并能够将其产生的交流电通过能量管理模块转化