CN103780126B - 摩擦纳米发电机和陀螺仪 - Google Patents

摩擦纳米发电机和陀螺仪 Download PDF

Info

Publication number
CN103780126B
CN103780126B CN201310109288.1A CN201310109288A CN103780126B CN 103780126 B CN103780126 B CN 103780126B CN 201310109288 A CN201310109288 A CN 201310109288A CN 103780126 B CN103780126 B CN 103780126B
Authority
CN
China
Prior art keywords
friction
friction element
inner core
power generator
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310109288.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103780126A (zh
Inventor
王中林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Original Assignee
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems filed Critical Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Priority to CN201310109288.1A priority Critical patent/CN103780126B/zh
Priority to PCT/CN2014/073305 priority patent/WO2014154092A1/zh
Publication of CN103780126A publication Critical patent/CN103780126A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103780126B publication Critical patent/CN103780126B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733—Structural details or topology
    • G01C19/5755—Structural details or topology the devices having a single sensing mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明提供一种摩擦纳米发电机和应用该摩擦纳米发电机的陀螺仪，摩擦纳米发电机包括内芯和围绕内芯的外壳，内芯的外表面设置有若干个第一摩擦单元，所述外壳的内表面设置有若干个第二摩擦单元，第一摩擦单元的上表面面向所述第二摩擦单元的上表面或所述外壳的内表面；至少部分第一摩擦单元未与第二摩擦单元接触；在外力（冲击力）作用下，内芯相对于外壳可以往复运动，使至少一个第一摩擦单元的上表面与至少一个第二摩擦单元的上表面相互接触和分离，在所述第一导电单元与第二导电单元之间产生电信号。本发明的摩擦纳米发电机可以将震动、冲击、风力或海潮等产生的机械能量转化为电能，还可以作为二维或三维空间的自驱动陀螺仪。

Description

摩擦纳米发电机和陀螺仪
技术领域
本发明涉及能量转化领域，特别涉及一种将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机，以及应用摩擦纳米发电机的陀螺仪。
背景技术
在微电子和材料技术高速发展的今日，大量新型具有多种功能和高度集成化的微型电子器件不断被开发出来，并在人们日常生活的各个领域展现出前所未有的应用前景。然而，和这些微型电子器件所匹配的电源***的研究却相对滞后，一般说来，这些微型电子器件的电源都是直接或者间接来自于电池。电池不仅体积较大、质量较重，而且含有的有毒化学物质对环境和人体存在潜在的危害。因此，开发出能将运动、振动等自然存在的机械能转化为电能的技术具有极其重要的意义。
但是，目前能将上述机械能有效地转化为电能的发电机均是以电磁感应为基础的，由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能加以利用。这些发电机都需要相对集中、大强度的能量输入，而对于人们日常活动中产生的以及自然界存在的强度较小的动能，基本都无法将其有效的转化为电能。同时，传统发电机的体积较大、结构复杂，无法作为微型电子器件的供电元件使用。
发明内容
为了克服现有技术中的上述问题，本发明提供一种摩擦纳米发电机，可以用来回收震动、冲击、风力或海潮等产生的机械能量，能够将施加在摩擦纳米发电机上的机械能转化为电能。
为实现上述目的，本发明提供一种摩擦纳米发电机，包括内芯和围绕所述内芯的外壳，所述内芯的外表面上设置有若干个第一导电单元，每个所述第一导电单元上表面接触设置第一摩擦单元；所述外壳的内表面上设置有若干个第二导电单元，每个所述第二导电单元上表面接触设置第二摩擦单元；所述第一摩擦单元的上表面面向所述第二摩擦单元的上表面或所述外壳的内表面；至少部分第一摩擦单元未与所述第二摩擦单元接触；所述内芯的外表面与所述外壳的内表面均为绝缘表面；在外力作用下，所述内芯相对于所述外壳可以往复运动，使至少一个所述第一摩擦单元的上表面与至少一个第二摩擦单元的上表面相互接触后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向分离，在所述第一导电单元与第二导电单元之间产生电信号。
优选的，所述内芯为实心或空心柱体，所述第一摩擦单元设置在所述内芯的外侧面。
优选的，在垂直与所述内芯的外侧面的轴线方向的截面形成的图形选自圆形、椭圆形或多边形。
优选的，所述多边形选自等边三角形、正方形、正六边形、正五边形和正八边形。
优选的，所述外壳为围绕所述内芯的筒状，所述内芯与所述外壳的延伸方向基本相同。
优选的，所述筒状的内侧面为与所述内芯的外侧面形状相同的封闭柱面。
优选的，所述外壳的内表面为非闭合柱面。
优选的，多个所述第一摩擦单元与多个所述第二摩擦单元对应设置，使内芯与外壳相对运动时一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触。
优选的，若干个所述第一摩擦单元沿着垂直与所述内芯的轴线方向排列；所有所述第二摩擦单元沿着垂直与所述内芯外侧面的轴线方向排列。
优选的，所述内芯与外壳通过若干个弹性部件连接；每个所述弹性部件的顶端连接在所述内芯，底端连接在所述外壳。
优选的，所述内芯采用轴对称的圆柱、椭圆柱或棱柱，所述外壳采用轴对称的圆柱壳、椭圆柱壳或棱柱壳，未施加所述外力时，若干个所述弹性部件使任何所述第一摩擦单元未与所述第二摩擦单元接触。
优选的，若干个所述第一摩擦单元均匀分布在所述内芯的外表面。
优选的，所述内芯的外侧面为圆柱面，所述圆柱面上接触设置了给定数量的所述第一摩擦单元；
所述外壳的内表面为圆柱面，并且直径大于所述内芯外侧面的直径，所述第二摩擦单元的个数与所述第一摩擦单元个数相等；
受到所述外力作用时，一个所述第一摩擦单元仅与一个所述第二摩擦单元接触和/或摩擦。
优选的，所述内芯的外侧面为棱柱面，所述棱柱面的每个侧面上设置有所述第一摩擦单元；
所述外壳的内表面形状与所述内芯外侧面相同，横截面面积大于所述内芯横截面面积，所述外壳的内表面上与所述第一摩擦单元对应位置设置所述第二摩擦单元；
受到所述外力作用时，一个所述第一摩擦单元仅与一个所述第二摩擦单元接触和/或摩擦。
优选的，所述外壳上还包括外盖，使所述内芯、第一导电单元、第一摩擦单元、第二导电单元和第二摩擦单元都被所述外壳与外盖密封。
优选的，所述内芯为空心或实心的球体、不规则球体、椭球体、多面体或柱体。
优选的，所述外壳为封闭结构，所述外壳的内表面为封闭的球面、不规则球面、椭球面、多棱面或柱面。
优选的，所述内芯的外表面为球面或椭球面，多个所述第一摩擦单元均匀分布在所述内芯的外表面。
优选的，多个所述第一摩擦单元在所述内芯外表面的周长最大圆周或椭圆周上均匀分布。
优选的，所述内芯的外表面包括多个平面，所述多个平面形成的结构为四棱柱或八棱柱，在每个所述平面都设置有第一摩擦单元。
优选的，所述外壳的内表面形状与所述内芯的外表面相同；所述第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置。
优选的，所述内芯与外壳通过若干个弹性部件连接；每个所述弹性部件的顶端连接在所述内芯，底端连接在所述外壳。
优选的，所述内芯的外表面为球面或椭球面，所述外壳的内表面为球面或椭球面；
未施加所述外力时，所述内芯的外表面的中心位置与所述外壳的内表面的中心位置重合。
优选的，所述内芯的外表面为球面或椭球面，所述外壳的内表面为柱面；未施加所述外力时，所述内芯基本位于所述外壳的中部。
优选的，所述第一摩擦单元与所述第二摩擦单元对应设置，所述第一摩擦单元的上表面面积小于等于所述第二摩擦单元的上表面面积，在所述外力作用下，使至少一个所述第一摩擦单元的上表面完全与一个所述第二摩擦单元的上表面相互接触和/或摩擦。
优选的，所述第一摩擦单元的上表面与所述第二摩擦单元的上表面为互补图形。
优选的，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的上表面分布有微米或次微米量级的微结构，或者纳米材料的点缀或涂层。
优选的，所述微结构选自纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。
优选的，所述第一摩擦单元的上表面的材料和所述第二摩擦单元的上表面的材料之间存在摩擦电极序差异。
优选的，所述第一摩擦单元面向所述壳体的表面材料和/或所述第二摩擦单元面向所述芯部的表面材料为绝缘材料或半导体材料。
优选的，所述绝缘材料选自苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺11、聚酰胺6-6、羊毛及其编织物、蚕丝及其织物、纸、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维素海绵、棉及其织物、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木头、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯（涤纶）、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚双酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚（2,6-二甲基聚亚苯基氧化物）、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯；
所述半导体材料选自硅、锗、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体、非晶态的玻璃半导体和有机半导体。
优选的，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的上表面经过化学改性，使得在所述第一摩擦单元的上表面材料引入容易得到电子的官能团和/或在所述第二摩擦单元的上表面材料引入容易失去电子的官能团。
优选的，所述容易失去电子的官能团包括氨基、羟基或烷氧基；所述容易得到电子的官能团包括酰基、羧基、硝基或磺酸基。
优选的，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的下表面经过化学改性，使得在所述第一摩擦单元的上表面材料引入负电荷和/或在所述第二摩擦单元的上表面材料引入正电荷。
优选的，用导电材料替换绝缘材料或半导体材料制备所述第一摩擦单元或第二摩擦单元。
优选的，构成所述第一摩擦单元或第二摩擦单元的所述导电材料选自金属、导电氧化物和导电高分子。
优选的，所述第一导电单元和第二导电单元选自金属、导电氧化物和导电高分子。
优选的，所述金属选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。
优选的，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为薄膜或薄片。
优选的，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为柔性材料。
优选的，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为硬性材料。
优选的，所述第一导电单元和/或第二导电单元为薄膜或薄片。
优选的，所述内芯和/或外壳为柔性的。
优选的，所述内芯和/或外壳为硬质的。
相应的，本发明还提供一种陀螺仪，包括所述的摩擦纳米发电机和感应记录装置，其中，
所述摩擦纳米发电机的第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置；
所述感应记录装置为多通路电信号记录装置，摩擦纳米发电机中对应设置的第一导电单元和第二导电单元分别连接至感应记录装置一个通路的两个输入端；当对应设置的第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触和分离并产生电荷转移时，分别与第一摩擦单元和第二摩擦单元接触的第一导电单元与第二导电单元之间产生的电信号被感应记录装置记录。
优选的，所述摩擦纳米发电机内芯的外表面具有球形对称结构。
优选的，所述摩擦纳米发电机外壳的内表面具有球形对称结构。
优选的，未受到所述外力作用时，所述内芯外表面的中心与所述外壳内表面的中心基本重合。
与现有技术相比，本发明的摩擦纳米发电机具有下列优点：
1、可以实现能量的高效利用。本发明的摩擦纳米发电机中，内芯的外表面设置若干个第一摩擦单元，在围绕内芯的外壳内表面上设置若干个第二摩擦单元，在受到外力（震动、冲击、风力或海潮等产生的冲击力）时，内芯相对于外壳往复运动，使第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触和分离而在第一电极单元和第二电极单元之间产生电信号。这样的摩擦纳米发电机结构，不仅可以将固定方向的外力的机械能转变为电能，而且可以方便地将不同方向外力的机械能转变为电能，实现了能量的高效利用。特别可以应用在震动、冲击等产生的冲击力机械能的收集。
当外壳为密封结构时，使摩擦纳米发电机的发电过程不受周围环境的影响，因此还可以应用于风力、水流等环境下的发电。这是其它的设计不容易达到的一种独特结构。
2、进行大规模的海潮发电。摩擦纳米发电机的外壳和/或内芯采用柔性材料的设计，可实现利用水表面、浅水和深水的暗流发电。而且，多个摩擦纳米发电机的组合可以形成大功率的电源。
3、结构简单、轻巧便携和高度兼容。本发明的摩擦纳米发电机无需磁铁、线圈、转子等部件，结构简单，制作方便、成本低廉。
4、新型传感器原理和应用上的新突破。本发明的摩擦纳米发电机中，根据内芯与外壳的相对运动方向使不同位置的第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触和分离，在第一导电单元与第二导电单元之间产生电信号，通过感应记录装置对该信号的记录可以感知外力的方向。因此，本发明提供的发电机可以是一360°或4全方位立体的惯量和机械传感装置-陀螺仪，而且无需为陀螺仪提供电源，是一种自驱动陀螺仪。根据本发明提供的技术方案，可以制造出具有球型对称全方位定位和导航的***，应用于飞行器的自动控制、微机械和定位***等领域。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明的摩擦纳米发电机的典型结构示意图；
图2为发电机中第一摩擦单元与第二摩擦单元接触时的结构示意图；
图3和图4为发电机中内芯与外壳实现往复运动的连接方式示意图；
图5为本发明的摩擦纳米发电机的发电原理示意图；
图6为实施例一中内芯沿着垂直轴线方向的截面示意图；
图7和图8为实施例一中发电机结构示意图；
图9和图10为实施例一中采用不同结构内芯和外壳的发电机结构示意图；
图11为实施例一中包括外盖的发电机结构示意图；
图12和图13为实施例二中发电机的结构示意图；
图14为本发明的陀螺仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。
本发明提供一种将运动、振动，风力，潮汐和水流等自然存在的机械能转化为电能的结构简单的摩擦纳米发电机。本发明的摩擦纳米发电机利用了在摩擦电极序中的极性存在差异的材料接触时产生表面电荷转移的现象。
本发明中所述的“摩擦电极序”，是指根据材料对电荷的吸引程度将其进行的排序，两种材料在相互接触摩擦的瞬间，在摩擦面上负电荷从摩擦电极序中极性较正的材料表面转移至摩擦电极序中极性较负的材料表面。迄今为止，还没有一种统一的理论能够完整的解释电荷转移的机制，一般认为，这种电荷转移和材料的表面功函数相关，通过电子或者离子在摩擦面上的转移而实现电荷转移。需要说明的是，摩擦电极序只是一种基于经验的统计结果，即两种材料在该序列中相差越远，接触后所产生电荷的正负性和该序列相符合的几率就越大，而且实际的结果受到多种因素的影响，比如材料表面粗糙度、环境湿度和是否有相对摩擦等。
本发明中所述的“接触电荷”，是指在两种摩擦电极序极性存在差异的材料在接触摩擦并分离后其表面所带有的电荷，一般认为，该电荷只分布在材料的表面，分布最大深度不过约为10纳米。需要说明的是，接触电荷的符号是净电荷的符号，即在带有正接触电荷的材料表面的局部地区可能存在负电荷的聚集区域，但整个表面净电荷的符号为正。
为了便于理解本发明的技术方案，下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方式。
实施例一：
本发明的摩擦纳米发电机的一种典型基本结构，参见图1，包括内芯100和围绕内芯100的外壳200，内芯100相对于外壳200可以弹性运动，使内芯100的外表面与外壳200的内表面之间的距离发生弹性变化，内芯100的外表面上设置有若干个第一导电单元101，每个第一导电单元101上表面接触设置第一摩擦单元102，即第一摩擦单元102设置在内芯的外表面；外壳200的内表面上设置有若干个第二导电单元201，每个第二导电单元201上表面接触设置的第二摩擦单元202，即第二摩擦单元设置在外壳的内侧面；第一摩擦单元102的上表面面向第二摩擦单元202的上表面或外壳200的内表面，或者第二摩擦单元202的上表面面向第一摩擦单元102的上表面或内芯100的外表面；内芯100的外表面与外壳200的内表面均为绝缘表面；在外力作用下，外壳的内表面与内芯的外表面之间的距离发生变化，使至少一个第一摩擦单元102与至少一个第二摩擦单元202相互接触和/或摩擦，参见图2，并发生表面电荷转移。由于内芯100相对与外壳200之间弹性运动，带动第一摩擦单元102与第二摩擦单元202接触之后分离，即第一摩擦单元102的上表面与第二摩擦单元202的上表面接触之后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向分离，在第一导电单元101与第二导电单元201之间产生电信号输出。
由于第一导电单元与第一摩擦单元一一对应，第二导电单元与第二导电单元一一对应，为了便于说明，将第一摩擦单元通过第一导电单元设置在内芯的外表面称为第一摩擦单元设置在内芯的外表面，将第二摩擦单元通过第二导电单元设置在外壳的内表面称为第二摩擦单元设置在外壳的内表面。
本发明中，所述外壳与内芯可以完全分离，也可以部分接触。可以通过控制内芯与外壳的距离，使至少部分第一摩擦单元未与第二摩擦单元接触。
内芯与外壳可以通过若干个弹性部件连接，实现内芯相对于外壳的往复运动。内芯与外壳的连接方式有多种方式，参见图3，可以采用多个弹性部件300连接在内芯和外壳之间。优选的，具体连接方式为每个弹性部件300的顶端连接在内芯100，弹性部件300的底端连接在外壳200。当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）作用时，使内芯与外壳之间的弹性部件发生形变，使内芯与外壳之间的距离发生改变，在弹性部件的作用下，内芯相对于外壳进行弹性的往复运动。
摩擦纳米发电机的内芯与外壳的连接方式也可以参见图4，内芯与外壳之间没有直接连接在一起，有两种连接方式。参见图4a，将内芯100采用弹性部件301进行弹性固定，将外壳200刚性固定（图中未示出固定位置），当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）作用时，在弹性部件301的作用下内芯发生相对于外壳的往复运动，运动方向沿着箭头所示方向，或者弹性部件301的拉升和收缩方向。参见图4b，将外壳200采用弹性部件302进行弹性固定，将内芯100进行刚性固定（图中显示出固定位置），当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）作用时，在弹性部件302的作用下外壳发生相对于内芯的往复运动，运动方向沿着箭头所示方向。这样的结构可以应用在震动设备上，用于收集设备震动产生的机械能，内芯和外壳可以固定在同一个设备上，也可以固定在不同的设备上。
摩擦纳米发电机的第一摩擦单元的上表面与第二摩擦单元的上表面的材料存在摩擦电极序差异。在外力作用下使内芯与外壳之间发生往复运动时，带动第一摩擦单元与第二摩擦单元接触或摩擦发生表面电荷转移，之后第一摩擦单元与第二摩擦单元分离，在第一导电单元与第二导电单元之间产生电信号的过程参见图5，在没有外力的初始状态下，第一摩擦单元102和第二摩擦单元202之间存在一定的间隔（参见图5中A步骤）。由于内芯与外壳之间可以相对往复运动，以内芯与外壳之间通过弹性部件连接为例，当有外力作用时，内芯与外壳之间的弹性部件被压缩，导致内芯外表面与外壳内表面之间的距离发生变化，使第一摩擦单元102和第二摩擦单元202相互接触或摩擦发生表面电荷转移，形成一层表面接触电荷（参见图5中B步骤）。由于第一摩擦单元102上表面和第二摩擦单元202上表面的材料在摩擦电极序中的位置不同，第二摩擦单元202表面产生正电荷，而第一摩擦单元102表面产生负电荷，两种电荷的电量大小相同，因此在第一导电单元101和第二导电单元201之间没有电势差，也就没有电荷流动。在弹性部件的弹性作用下，第一摩擦单元102与第二摩擦单元202发生分离，此时由第一导电单元101和第一摩擦单元102所构成的整体具有净剩负电荷，而第二导电单元201和第二摩擦单元201所构成的整体具有净剩正电荷，因此在第一导电单元101和第二导电单元201之间产生了电势差。为平衡该电势差，电子通过外电路由第一导电单元101流入第二导电单元201，从而在外电路产生由第二导电单元到第一导电单元的瞬时电流（参见图5中C步骤）。当第一摩擦单元102回到初始位置时，它与第二摩擦单元202之间的电荷都达到平衡，在第一导电单元101和第二导电单元201之间没有电势差，在外电路也就没有电流产生（参见图5中D步骤）。在弹性部件的作用下，内芯与外壳相互之间弹性运动，使第一导电单元101与第二摩擦单元202的间距再次变小，第二摩擦单元202表面的正电荷对第一导电单元101中正电荷的排斥作用增强，同时第一摩擦单元102表面的负电荷对第二导电单元201中正电荷的吸引作用也增强，由此导致第一导电单元101和第二导电单元201之间的电势差减小。为进一步平衡该电势差，电子通过外电路由第二导电单元201流入第一导电单元101，从而在外电路产生与第一次方向相反的瞬时电流（参见图5中步骤E）。当第一摩擦单元102与第二摩擦单元202再次发生接触后，重复上面B-E步骤的情形。由此可见，摩擦纳米发电机的内芯与外壳之间的往复运动，会促使内芯100带动的第一摩擦单元102和外壳200带动的第二摩擦层13发生不断接触和分离，形成电信号不断输出。本发明的摩擦纳米发电机可以回收震动、水流、潮汐或风产生的能量。
优选的，多个第一摩擦单元102与多个第二摩擦单元202对应设置，使内芯与外壳相对运动时一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触，一个第二摩擦单元每次仅与一个第一摩擦单元接触，参见图1至图3。
虽然摩擦起电的现象早已被人们所认识，本领域对能够发生摩擦起电的材料种类也有共识，往往我们知道的是摩擦可以起静电，但是对于利用滑动摩擦进行发电并将其器件化则是本发明首次提出的。通过本发明上面提供的工作原理，本领域的技术人员能够清楚地认识到滑动摩擦纳米发电机的工作方式，从而能够了解各部件材料的选择原则。
摩擦纳米发电机的第一摩擦单元和第二摩擦单元分别由具有不同摩擦电特性的材料组成，所述的不同摩擦电特性意味着二者在摩擦电极序中处于不同的位置，从而使得二者在发生接触或摩擦的过程中能够在表面产生接触电荷。常规的绝缘材料都具有摩擦电特性，均可以作为制备本发明第一摩擦单元102和第二摩擦单元202的材料，此处列举一些常用的绝缘材料并按照摩擦电极序由正极性到负极性排序：苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺11、聚酰胺6-6、羊毛及其编织物、蚕丝及其织物、纸、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维素海绵、棉及其织物、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木头、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯（涤纶）、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚双酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚（2,6-二甲基聚亚苯基氧化物）、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯。
相对于绝缘体，半导体和金属均具有容易失去电子的摩擦电特性，在摩擦电极序的列表中常位于末尾处。因此，半导体和金属也可以作为制备第一摩擦单元102或第二摩擦单元202的材料。常用的半导体包括硅、锗；第Ⅲ和第Ⅴ族化合物，例如砷化镓、磷化镓等；第Ⅱ和第Ⅵ族化合物，例如硫化镉、硫化锌等；以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体，例如镓铝砷、镓砷磷等。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。非导电性氧化物、半导体氧化物和复杂氧化物也具有摩擦电特性，能够在摩擦过程形成表面电荷，因此也可以用来作为本发明的摩擦层，例如锰、铬、铁、铜的氧化物，还包括氧化硅、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化锌、BiO2和Y2O3；常用的金属包括金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。当然，还可以使用其他具有导电特性的材料充当容易失去电子的摩擦层材料，例如铟锡氧化物ITO。
限于篇幅的原因，并不能对所有可能的材料进行穷举，此处仅列出几种具体的材料从人们参考，但是显然这些具体的材料并不能成为本发明保护范围的限制性因素，因为在本发明的启示下，本领域的技术人员根据这些材料所具有的摩擦电特性很容易选择其他类似的材料。
通过实验发现，当第一摩擦单元102和第二摩擦单元202材料的得电子能力相差越大（即在摩擦电极序中的位置相差越远）时，摩擦纳米发电机输出的电信号越强。所以，可以根据实际需要，选择合适的材料来制备第一摩擦单元102和第二摩擦单元202，以获得更好的输出效果。
本实施例中，摩擦纳米发电机的内芯可以为实心体，也可以为空心体，对内芯的材料无特殊要求，可以为硬性也可以为柔性材料，只需要保证内芯的为表面为绝缘体即可，例如可以选择实心橡胶、空心陶瓷等。
内芯可以为空心或实心的柱体、空心或实心的球体、椭球体或多面体，内芯的外表面可以为柱面、球面、不规则球面、椭球面或多棱面（多面体）。
本实施例中，摩擦纳米发电机的外壳的材料无特殊要求，可以为柔性也可以为硬性材料，只需要保证外壳的内表面为绝缘材料即可，外壳的材料优选为抗酸碱性的材料，例如柔性有机物绝缘材料。外壳可以为筒形、球壳形、椭球壳形、多面壳体等形状，也可以为非闭合的部分柱体，外壳的内表面可以为闭合的圆柱面、棱柱面，或者封闭的球面、椭球面、多面体，也可以为不封闭的壳状，例如半球形或弧形壳状等。外壳的内表面与内芯的外表面的形状可以相同，也可以不相同。
优选的，内芯的外表面为球面或椭球面，外壳的内表面为球面或椭球面；未施加所述外力时，内芯的外表面的中心位置与外壳的内表面的中心位置重合。这样的结构使内芯与外壳之间的空隙为对称结构。
优选的，内芯的外表面为球面或椭球面，外壳的内表面为柱面；未施加所述外力时，所述内芯基本位于所述外壳的中部。
优选的，参见图3，摩擦纳米发电机中，第一摩擦单102与第二摩擦单元202对应设置，第一摩擦单元102的上表面面积小于等于第二摩擦单元202的上表面面积，在所述外力作用下，使至少一个所述第一摩擦单元的上表面完全与一个所述第二摩擦单元的上表面相互接触和/或摩擦。
本实施例的摩擦纳米发电机中，第一导电单元和第二导电单元可以选自金属、导电氧化物和导电高分子。金属可以选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。
本实施例的摩擦纳米发电机中，可以用导电材料替换绝缘材料或半导体材料制备第一摩擦单元或第二摩擦单元。优选的，构成所述第一摩擦单元或第二摩擦单元的所述导电材料选自金属、导电氧化物和导电高分子。金属可以选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金。
本实施例的摩擦纳米发电机中，第一摩擦单元的上表面与第二摩擦单元的上表面为互补图形，可以都为平面参见图10和图12，或者为能够互相贴合的相同的弧面。
本实施例的摩擦纳米发电机中，第一摩擦单元的上表面可以为弧面，相应的，第二摩擦单元的上表面为与第一摩擦单元的上表面相同的弧面，即第一摩擦单元的上表面可以完全与第二摩擦单元的上表面贴合在一起。
为了增加第一摩擦单元102与第二摩擦单元202之间的接触面积，从而增大接触电荷量，还可以对第一摩擦单元102面向外壳的表面（第一摩擦单元102的上表面）和/或第二摩擦单元202面向内芯的表面（第二摩擦单元202的上表面）进行物理改性，使其表面分布有微米或次微米量级的微结构阵列，或者纳米材料的点缀或涂层。具体的改性方法包括光刻蚀、化学刻蚀和离子体刻蚀等。也可以通过纳米材料的点缀或涂层的方式来实现该目的。所述微结构可以选自纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。
还可以对第一摩擦单元102的上表面和/或第二摩擦单元202的上表面进行化学改性，能够进一步提高电荷在接触瞬间的转移量，从而提高接触电荷密度和发电机的输出功率。化学改性又分为如下两种类型：
一种方法是对于相互接触的第一摩擦单元102和第二摩擦单元202材料，在极性为正的材料表面引入更易失电子的官能团（即强给电子团），或者在极性为负的材料表面引入更易得电子的官能团（强吸电子团），都能够进一步提高电荷在相互滑动时的转移量，从而提高摩擦电荷密度和发电机的输出功率。强给电子团包括：氨基、羟基、烷氧基等；强吸电子团包括：酰基、羧基、硝基、磺酸基等。官能团的引入可以采用等离子体表面改性等常规方法。例如可以使氧气和氮气的混合气在一定功率下产生等离子体，从而在摩擦单元的材料表面引入氨基。
另外一种方法是在极性为正的材料表面引入正电荷，而在极性为负的材料表面引入负电荷。具体可以通过化学键合的方式实现。例如，可以在PDMS表面利用水解-缩合（英文简写为sol-gel）的方法修饰上正硅酸乙酯（英文简写为TEOS），而使其带负电。也可以在金属金薄膜层上利用金-硫的键结修饰上表面含十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的金纳米粒子,由于十六烷基三甲基溴化铵为阳离子，故会使整个基板变成带正电性。本领域的技术人员可以根据基板材料的得失电子性质和表面化学键的种类，选择合适的修饰材料与其键合，以达到本发明的目的，因此这样的变形都在本发明的保护范围之内。
本发明第一摩擦单元102和第二摩擦单元202可以是硬质材料也可以选择柔性材料，因为材料的硬度并不影响二者之间的滑动摩擦效果，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择。第一摩擦单元102和第二摩擦单元202的厚度对本发明的实施没有显著影响，只是在设置的过程中需要综合考虑摩擦单元强度与发电效率等因素。本发明优选第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为薄膜或薄片，厚度为50nm-2cm，优选1μm-50μm，50μm-500μm，更优选500μm-800mm，更优选1mm-500mm，这些厚度对本发明中所有的技术方案都适用。
实施例二：
本实施例中，摩擦纳米发电机的内芯为柱形或筒形，所述内芯的外侧面为柱面，若干个第一摩擦单元设置在内芯的外侧面上。优选的，在垂直与所述内芯外侧面的轴线的截面形成的图形选自空心或实心的圆形、椭圆形或多边形，参见图6。本实施例中，摩擦纳米发电机的芯部与壳体之间的相对运动在二维平面内进行。
优选的，外壳为围绕内芯的筒状，内芯与外壳的延伸方向基本相同，使外壳与内芯形成套筒结构。
以内芯为圆柱体、外壳为圆筒状的摩擦纳米发电机为例，具体说明本实施例的摩擦纳米发电机的结构，参见图7和图8，图7为沿着摩擦纳米发电机内芯轴向的俯视示意图，图8为沿着图7摩擦纳米发电机中AA’线的剖视图。摩擦纳米发电机包括圆柱状内芯110和围绕内芯的圆筒状外壳210，内芯110外侧面设置有若干个第一导电单元111，每个第一导电单元111上接触设置一个第一摩擦单元112，即第一摩擦单元设置在所述内芯的外表面上，其中，多个第一摩擦单元112沿着垂直与内芯110的轴线（箭头方向C）的方向排列；外壳210内表面设置有若干个第二导电单元211，每个第二导电单元211上接触设置有一个第二摩擦单元212，即第二摩擦单元设置在外壳的内表面，其中，多个第二摩擦单元212沿着垂直与外壳210的轴线（箭头方向C）的方向排列。外壳210和内芯110通过若干个弹性部件310连接，每个弹性部件的顶端连接在内芯110的外表面上，底端连接在外壳210的内表面上，使第一摩擦单元112的上表面面向外壳210，第二摩擦单元212的上表面面向内芯110。优选为第一摩擦单元112与第二摩擦单元212面对面设置，并且弹性部件310使第一摩擦单元112与第二摩擦单元212之间保留空隙，当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）时，内芯相对与外壳在箭头B所示方向往复运动，具体为图8中内芯向左侧运动后，图中左侧的弹性部件被压缩，右侧的弹性部件被拉升，因此，内芯受到弹性部件向右的作用力而向右侧运动，如此往复，内芯相对于外壳的往复运动使至少一个第一摩擦单元112的上表面与一个第二摩擦单元212的上表面接触后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向分开。
优选的，第一摩擦单元112与第二摩擦单元212的表面形状相同，都为平面或者为曲率相同的弧面。
优选的，第一摩擦单元与第二摩擦单元的位置相对应，使摩擦纳米发电机受到外力时，一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触或摩擦。更优选的，第二摩擦单元212的面积大于等于第一摩擦单元112的面积，以保证，第一摩擦单元与第二摩擦单元接触时互相接触面积最大，使摩擦纳米发电机获得较高的输出。第一摩擦单元与第二摩擦单元的位置相对应时，当内芯相对于外壳在一个平面内往复运动时，使对应设置的第一摩擦单元上表面和第二摩擦单元的上表面距离扩大或缩小。
本实施例中，弹性部件310可以为弹簧、海绵等弹性材料，弹性部件的个数和位置根据实际结构，可以有多种选择，在这里不做特别限定，在保证摩擦纳米发电机结构和强度的前提下，只要保证芯部和壳体能够弹性相对运动即可。
虽然只列出了内芯与外壳之间通过多个弹性部件连接的情况，对于内芯与外壳之中有一个刚性固定，一个弹性固定的情况也适用。这种结构的摩擦纳米发电机可以应用在发生震动的机械设备上，将内芯或外壳固定在机械设备上，使内芯与外壳之间能够往复运动，将震动产生的机械能转变为电能。
内芯与外壳的形状有多种选择，内芯的外侧面与外壳的内侧面可以相同也可以不相同，参见图9，内芯1101为圆柱形，其外侧面为圆柱面，外壳2101的内侧面为椭圆柱面；也可以内芯为椭圆柱形，其外侧面为椭圆柱面，外壳的内侧面为圆柱面。这里外壳2101的外侧面的形状对摩擦纳米发电机的发电没有影响，可以根据实际需要选择合适的形状，例如可以为椭圆柱面、圆柱面或棱柱面。参见图10所示本实施例的另一摩擦纳米发电机的结构示意图，内芯为八棱柱，外壳为围绕在内芯周围的筒状八棱柱。
本实施例中，外壳的内表面可以为闭合曲面，即外壳为筒形；外壳的内表面也可以为非闭合曲面，例如弧形壳状外壳，内芯的部分外侧面被所述外壳围绕。
本实施例中，外壳也可以为封闭结构，在第一导电单元与第二导电单元连接引出导线（图中未显示）后将内芯、第一导电单元、第一摩擦单元、第二导电单元和第二摩擦单元都密封在外壳内，参见图11，在第一导电单元111和第二导电单元211上分别连接引出导线（图11中未显示），在外壳210的上下两个端面包括外盖213，使内芯110、第一导电单元111、第一摩擦单元112、第二导电单元211和第二摩擦单元212都被外壳与外盖密封，这样的结构可以使本发明的摩擦纳米发电机应用在液体、气体等环境中而不会影响发电机的正常工作。优选外盖213的材料与外壳210的材料相同。更优选的，外盖与外壳为一体成型形成的结构。这种结构的摩擦纳米发电机可以应用在气体、液体等环境中，发电机的发电过程不受环境条件的影响。
优选的，本实施例的摩擦纳米发电机中，内芯的外侧面与外壳的内侧面形状相同，内芯采用轴对称的圆柱、椭圆柱或棱柱，所述外壳采用轴对称的圆柱壳、椭圆柱或棱柱，未施加所述外力时，若干个所述弹性部件使任何所述第一摩擦单元未与所述第二摩擦单元接触。优选为，若干个所述弹性部件使所述内芯与所述外壳同轴，使内芯的外侧面与外壳的内侧面之间的距离均匀。
优选的，第一摩擦单元的个数与第二摩擦单元的个数相等，多个第一摩擦单元沿着垂直与内芯外侧面的轴线方向均匀分布，并且，每个第一摩擦单元与一个第二摩擦单元对应设置，参见图7。优选的，第二摩擦单元沿着垂直与内芯外侧面的轴线方向排列。
优选的，内芯的外侧面为轴对称表面，例如圆柱面、椭圆柱面、四棱柱面或八棱柱面，内芯与外壳之间的相对运动在一个平面内进行，多个第一摩擦单元在内芯外表面上按照轴对称分布。摩擦纳米发电机在受到外力（冲击力时）作用时，在弹性部件的作用下，内芯与外壳能够带动至少一个第一摩擦单元与一个第二摩擦单元接触后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向分离。这样的摩擦纳米发电机能够感知360°范围的外力的方向，可以用于360°的惯量和机械传感。
所述内芯的外侧面可以为圆柱面，所述圆柱面上设置了给定数量的第一摩擦单元；外壳的内侧面为圆柱面，并且直径大于所述内芯外侧面的直径，所述外壳的内表面上设置的所述第二摩擦单元的个数与所述第一摩擦单元个数相等；受到所述外力作用时，一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触和/或摩擦，即第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置。所述给定数量优选为4个或8个的整数倍。
所述内芯的外侧面可以为棱柱面，所述棱柱面的每个侧面上设置有第一摩擦单元；外壳的内表面形状与所述内芯外侧面相同、横截面面积大于所述内芯横截面面积的棱柱面，所述外壳的内表面上与所述第一摩擦单元对应位置包括所述第二摩擦单元；受到所述外力作用时，一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触和/或摩擦。优选的，内芯的外侧面为四棱锥面或者八棱柱面。
需要说明的是，本发明中所述的柱面并不严格要求柱面的所有横截面面积和形状都相同，也包括横截面面积和形状不相同的情况，例如，所述的柱面可以为锥台的外侧面。具体柱面的形状不应该成为限制本发明保护范围的因素。
实施例三：
本实施例中，摩擦纳米发电机的内芯为实心或空心的多面体、球体、不规则球体或椭球体等结构，所述内芯的外表面为多面体、球面、不规则球面或椭球面，优选为内芯的外表面为球面、正六面体、椭球体，也可以为柱体。外壳为封闭结构，通过导线将所述第一导电单元与第二导电单元引出后将所述内芯全部包围在外壳内部，内芯相对与外壳可以在二维或三维方向运动。以内芯采用正六面体、外壳采用空心正六面体为例，具体介绍本实施例中摩擦纳米发电机的结构。
参见图12和图13，图12为本实施例摩擦纳米发电机的结构示意图，图13为内芯以及弹性部件的连接示意图。摩擦纳米发电机包括正六面体内芯120和围绕内芯的空心正六面体外壳210，内芯120的外侧面的每个表面都设置有至少一个第一导电单元121，每个第一导电单元121上接触设置一个第一摩擦单元122；外壳220内表面设置有若干个第二导电单元211，每个第二导电单元上接触设置一个第二摩擦单元212，外壳220和内芯120通过8个弹性部件320连接，每个弹性部件的顶端连接在内芯120的一个顶角处，底端连接在外壳210的内表面上的相应顶角处。优选为第一摩擦单元122与第二摩擦单元222面对面设置，并且弹性部件320使第一摩擦单元122与第二摩擦单元222之间保留空隙，当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）时，在弹性部件的作用下内芯在外壳内部往复运动，使至少一个第一摩擦单元122的上表面与一个第二摩擦单元222的上表面接触后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向离。
优选的，第一摩擦单元122与第二摩擦单元222的表面为互补形状，都为平面或者为相同的弧面，使第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触时的接触面积最大，有利于摩擦纳米发电机获得较高的输出。
优选的，所述内芯的外表面为球面或椭球面，所述外壳的内表面为球面或椭球面，不受外力作用时，弹性部件使内芯的外表面的中心位置与外壳的内表面的中心位置基本重合。
上述只是列出了内芯的外表面和外壳的内表面都为六面体的情况，对于其他结构的内芯和外壳情况类似。
优选的，第一摩擦单元与第二摩擦单元的位置相对应，使摩擦纳米发电机受到外力时，一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触或摩擦，并且一个第二摩擦单元仅与一个第一摩擦单元接触。更优选的，第二摩擦单元222的面积大于等于第一摩擦单元122的面积，以保证，第一摩擦单元与第二摩擦单元接触时互相接触面积最大，使摩擦纳米发电机获得较高的输出。
本实施例中，弹性部件320可以为弹簧、海绵等弹性材料，弹性部件的个数和位置根据实际结构，可以有多种选择，在这里不做特别限定，在保证摩擦纳米发电机结构和强度的前提下，只要保证芯部和壳体能够弹性相对运动即可。
本实施例中虽然只列出了内芯的外表面与外壳的内表面都为正六面体，并且互相之间通过8个弹性部件连接的情况，对于采用其他结构内芯和外壳的摩擦纳米发电机，也在本发明的保护范围。例如，内芯可以采用柱体、球体、椭球体等结构。
优选的，内芯采用实心或空心的球体或椭球体，外壳的内表面为面积大于内芯外表面的封闭球面或椭球面，所述外壳的外表面可以为球面、椭圆面或正六面体面。所述外壳和内芯之间通过若干个弹性部件连接，每个所述弹性部件的一端连接在内芯，另一端连接在外壳，优选的，若干个弹性部件均匀分布在内芯与外壳之间，使内芯位于外壳的中间位置。优选的，若干个弹性部件的材料和结构都相同。优选的，多个所述第一摩擦单元均匀分布在内芯的外表面。
本实施例中，所述内芯的外表面可以为柱状，外壳的内表面可以采用与内芯的外表面相似的结构。例如，内芯采用圆柱状结构，外壳采用空心的圆柱或棱柱结构，所述内芯通过若干个弹性部件连接在所述外壳的内表面上。
优选的，所述内芯的外表面包括多个平面，所述多个平面形成的结构为四棱柱或八棱柱，在每个所述平面上都设置有第一摩擦单元。内芯相对于外壳可以在4π空间内往复运动，使第一摩擦单元与第二摩擦单元接触和分离，在相应的第一导电单元与第二导电单元之间形成电信号，可以将4π空间能的机械能转变为电能。
优选的，所述外壳的内表面形状与所述内芯的外表面相同；所述第二摩擦单元与所述第一摩擦单元对应设置。
内芯的外表面为球面或椭球面时，多个所述第一摩擦单元在所述内芯的外表面的一个周长最大的圆周或椭圆周上均匀分布。优选的，第二摩擦单元与第一摩擦单元对应设置，内芯相对于外壳往复运动，使第一摩擦单元与第二摩擦单元接触和分离，在相应的第一导电单元与第二导电单元之间形成电信号，可以将360°空间的机械能转变为电能。
实施例四：
陀螺仪是一种用来确定方向和自动控制的装置，它广泛应用于微型机械、手机、飞行器控制等领域。现有陀螺仪的设计是根据惯量所带来的电参数的变化如电容器的电容等的变化来感知方向的变化。这些测试方式往往需要外加电源来完成。
本发明的摩擦纳米发电机不仅可以回收震动、水流、潮汐或风力产生的能量，而且可以感知受到力的方向，并且通过第一导电单元与第二导电单元将受到力的方向传递给外界。因此，本发明的发电机可以是一360°（二维空间内）或4（三维空间）全方位立体的惯量和机械传感装置，可以应用于飞行器的自动控制，微机械和定位***。因此，利用外壳内不同位置的第二摩擦单元与第一摩擦单元接触和分离，在相应的第一导电单元与第二导电单元所产生的电信号输出，可以制造出一具有对称结构全方位定位和导航的***。这是一具有新原理和应用的全方位陀螺仪。这种陀螺仪不需要外加电源，是一种自驱动的陀螺仪。
参见图14，本发明提供的陀螺仪包括摩擦纳米发电机和感应记录装置，所述摩擦纳米发电机为选自实施例一至三中的发电机，优选为第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置的摩擦纳米发电机，相应的，第一导电单元与第二导电单元的也对应设置；感应记录装置为多通路电信号记录装置，摩擦纳米发电机中对应设置的第一导电单元和第二导电单元分别连接至感应记录装置一个通路的两个输入端，当对应设置的第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触和分离并产生电荷转移时，分别与第一摩擦单元和第二摩擦单元接触的第一导电单元与第二导电单元之间产生的电信号被感应记录装置所记录，在感应记录装置中可以预先设定所连接的导电单元与摩擦纳米发电机中互相接触的摩擦单元的位置关系。将摩擦纳米发电机中内芯130外表面设置的第一导电单元131都连接在感应记录装置，外壳230内表面设置的第二导电单元231都连接在感应记录装置，当摩擦纳米发电机受到外力（冲击力）作用时，在弹性部件330的作用下，内芯相对于外壳作往复运动，内芯130带动第一摩擦单元132与支撑在外壳230内表面的第二摩擦单元232发生接触和分离，并在第一导电单元131和第二导电单元231之间产生电信号，通过第一导电单元131和第二导电单元231将摩擦纳米发电机产生的电信号发送给感应记录装置，同时，感应记录装置记录第一导电单元131与第二导电单元231对应的第一摩擦单元132和第二摩擦单元232在摩擦纳米发动机中的位置。
本实施例提供的陀螺仪，可以在飞行器自动控制或***中使用时，无需为陀螺仪提供电源，可以自动感应飞行器在360°（二维空间内）或4（三维空间）全方位的姿态。本发明提供的陀螺仪，是一种全新的自驱动陀螺仪，可以应用在飞行器、微机械等领域。
优选的，摩擦纳米发电机中，内芯与外壳之间通过多个弹性部件连接，参见图14，多个所述弹性部件均应分布在所述内芯与外壳之间，每个弹性部件的顶端连接在内芯130的外表面，底端连接在外壳230的内表面。
优选的，摩擦纳米发电机的内芯的外表面具有球形对称结构，更优选的，外壳的内表面具有球形对称结构。
优选的，摩擦纳米发电机未受到所述外力作用时，所述内芯基本位于所述外壳内表面围城结构的中心位置，参见图1、图10、图12或图14等。
本发明中的感应记录装置无特殊要求，只要有多对输入端的记录设备都可以应用在本发明的陀螺仪中。例如多个测量电压或电流的仪表集成在一起用作本发明的感应记录装置。
本发明的摩擦纳米发电机的各部分都可以采用现有的技术制备，具体的制备方法在这里不做特别限定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (49)

1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括内芯和围绕所述内芯的外壳，
所述内芯的外表面上设置有若干个第一导电单元，每个所述第一导电单元上表面接触设置第一摩擦单元；
所述外壳的内表面上设置有若干个第二导电单元，每个所述第二导电单元上表面接触设置第二摩擦单元；
所述第一摩擦单元的上表面面向所述第二摩擦单元的上表面或所述外壳的内表面；至少部分第一摩擦单元未与所述第二摩擦单元接触；
所述内芯的外表面与所述外壳的内表面均为绝缘表面；
在外力作用下，所述内芯相对于所述外壳可以往复运动，使至少一个所述第一摩擦单元的上表面与至少一个第二摩擦单元的上表面相互接触后，沿着与相互接触表面的切线垂直的方向分离，在所述第一导电单元与第二导电单元之间产生电信号。
2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯为实心或空心柱体，所述第一摩擦单元设置在所述内芯的外侧面。
3.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，在垂直于所述内芯的外侧面的轴线方向的截面形成的图形选自圆形、椭圆形或多边形。
4.根据权利要求3所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述多边形选自等边三角形、正方形、正六边形、正五边形或正八边形。
5.根据权利要求2-4任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述外壳为围绕所述内芯的筒状，所述内芯与所述外壳的延伸方向基本相同。
6.根据权利要求5所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述筒状的内侧面为与所述内芯的外侧面形状相同的封闭柱面。
7.根据权利要求2-4任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述外壳的内表面为非闭合柱面。
8.根据权利要求1-4及6中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，多个所述第一摩擦单元与多个所述第二摩擦单元对应设置，使内芯与外壳相对运动时一个第一摩擦单元仅与一个第二摩擦单元接触。
9.根据权利要求2-4及6中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，若干个所述第一摩擦单元沿着垂直于所述内芯的轴线方向排列；所有所述第二摩擦单元沿着垂直于所述内芯外侧面的轴线方向排列。
10.根据权利要求9所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯与外壳通过若干个弹性部件连接；每个所述弹性部件的顶端连接在所述内芯，底端连接在所述外壳。
11.根据权利要求10所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯采用轴对称的圆柱、椭圆柱或棱柱，所述外壳采用轴对称的圆柱壳、椭圆柱壳或棱柱壳，未施加所述外力时，若干个所述弹性部件使任何所述第一摩擦单元未与所述第二摩擦单元接触。
12.根据权利要求10或11所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，若干个所述第一摩擦单元均匀分布在所述内芯的外表面。
13.根据权利要求12所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外侧面为圆柱面，所述圆柱面上接触设置了给定数量的所述第一摩擦单元；
所述外壳的内表面为圆柱面，并且直径大于所述内芯外侧面的直径，所述第二摩擦单元的个数与所述第一摩擦单元个数相等；
受到所述外力作用时，一个所述第一摩擦单元仅与一个所述第二摩擦单元接触和/或摩擦。
14.根据权利要求12所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外侧面为棱柱面，所述棱柱面的每个侧面上设置有所述第一摩擦单元；
所述外壳的内表面形状与所述内芯外侧面相同，横截面面积大于所述内芯横截面面积，所述外壳的内表面上与所述第一摩擦单元对应位置设置所述第二摩擦单元；
受到所述外力作用时，一个所述第一摩擦单元仅与一个所述第二摩擦单元接触和/或摩擦。
15.根据权利要求6、10-11及13-14中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述外壳上还包括外盖，使所述内芯、第一导电单元、第一摩擦单元、第二导电单元和第二摩擦单元都被所述外壳与外盖密封。
16.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯为空心或实心的球体、不规则球体、椭球体、多面体或柱体。
17.根据权利要求16所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述外壳为封闭结构，所述外壳的内表面为封闭的球面、不规则球面、椭球面、多棱面或柱面。
18.根据权利要求16或17所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外表面为球面或椭球面，多个所述第一摩擦单元均匀分布在所述内芯的外表面。
19.根据权利要求18所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，多个所述第一摩擦单元在所述内芯外表面的周长最大圆周或椭圆周上均匀分布。
20.根据权利要求16或17所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外表面包括多个平面，所述多个平面形成的结构为四棱柱或八棱柱，在每个所述平面都设置有第一摩擦单元。
21.根据权利要求17或19所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述外壳的内表面形状与所述内芯的外表面相同；所述第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置。
22.根据权利要求17或19所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯与外壳通过若干个弹性部件连接；每个所述弹性部件的顶端连接在所述内芯，底端连接在所述外壳。
23.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17及19中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外表面为球面或椭球面，所述外壳的内表面为球面或椭球面；
未施加所述外力时，所述内芯的外表面的中心位置与所述外壳的内表面的中心位置重合。
24.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17及19中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯的外表面为球面或椭球面，所述外壳的内表面为柱面；未施加所述外力时，所述内芯基本位于所述外壳的中部。
25.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17及19中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元与所述第二摩擦单元对应设置，所述第一摩擦单元的上表面面积小于等于所述第二摩擦单元的上表面面积，在所述外力作用下，使至少一个所述第一摩擦单元的上表面完全与一个所述第二摩擦单元的上表面相互接触和/或摩擦。
26.根据权利要求25所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元的上表面与所述第二摩擦单元的上表面为互补图形。
27.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19及26中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的上表面分布有微米或次微米量级的微结构，或者纳米材料的点缀或涂层。
28.根据权利要求27所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述微结构选自纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球或微米球状结构。
29.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26及28中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元的上表面的材料和所述第二摩擦单元的上表面的材料之间存在摩擦电极序差异。
30.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26及28中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元面向所述外壳的表面材料和/或所述第二摩擦单元面向所述内芯的表面材料为绝缘材料或半导体材料。
31.根据权利要求30所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述绝缘材料选自聚酯。
32.根据权利要求30所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述绝缘材料选自苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺11、聚酰胺6-6、羊毛及其编织物、蚕丝及其织物、纸、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维素海绵、棉及其织物、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木头、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯-co-丙烯腈、聚双酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚2,6-二甲基聚亚苯基氧化物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯或聚四氟乙烯；
所述半导体材料选自硅、锗、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体、非晶态的玻璃半导体或有机半导体。
33.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28及31-32中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的上表面经过化学改性，使得在所述第一摩擦单元的上表面材料引入容易得到电子的官能团和/或在所述第二摩擦单元的上表面材料引入容易失去电子的官能团。
34.根据权利要求33所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述容易失去电子的官能团包括氨基、羟基或烷氧基；所述容易得到电子的官能团包括酰基、羧基、硝基或磺酸基。
35.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28及31-32中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元的上表面和/或第二摩擦单元的下表面经过化学改性，使得在所述第一摩擦单元的上表面材料引入负电荷和/或在所述第二摩擦单元的上表面材料引入正电荷。
36.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32及34中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，用导电材料替换绝缘材料或半导体材料制备所述第一摩擦单元或第二摩擦单元。
37.根据权利要求36所述的摩擦纳米发电机，其特征在于构成所述第一摩擦单元或第二摩擦单元的所述导电材料选自金属、导电氧化物或导电高分子。
38.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32及37中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于所述第一导电单元和第二导电单元选自金属、导电氧化物或导电高分子。
39.根据权利要求38所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述金属选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛或铬，或由上述金属形成的合金或含硒形成的合金。
40.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为薄膜或薄片。
41.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为柔性材料。
42.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一摩擦单元和/或第二摩擦单元为硬性材料。
43.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一导电单元和/或第二导电单元为薄膜或薄片。
44.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯和/或外壳为柔性的。
45.根据权利要求1-4、6、10-11、13-14、16-17、19、26、28、31-32、37及39中任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述内芯和/或外壳为硬质的。
46.一种陀螺仪，其特征在于，包括权利要求1-45任一项所述的摩擦纳米发电机和感应记录装置，其中，
所述摩擦纳米发电机的第一摩擦单元与第二摩擦单元对应设置；
所述感应记录装置为多通路电信号记录装置，摩擦纳米发电机中对应设置的第一导电单元和第二导电单元分别连接至感应记录装置一个通路的两个输入端；当对应设置的第一摩擦单元与第二摩擦单元互相接触和分离并产生电荷转移时，分别与第一摩擦单元和第二摩擦单元接触的第一导电单元与第二导电单元之间产生的电信号被感应记录装置记录。
47.根据权利要求46所述的陀螺仪，其特征在于，所述摩擦纳米发电机内芯的外表面具有球形对称结构。
48.根据权利要求47所述的陀螺仪，其特征在于，所述摩擦纳米发电机外壳的内表面具有球形对称结构。
49.根据权利要求48所述的陀螺仪，其特征在于，未受到所述外力作用时，所述内芯外表面的中心与所述外壳内表面的中心基本重合。
CN201310109288.1A 2013-03-29 2013-03-29 摩擦纳米发电机和陀螺仪 Active CN103780126B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310109288.1A CN103780126B (zh) 2013-03-29 2013-03-29 摩擦纳米发电机和陀螺仪
PCT/CN2014/073305 WO2014154092A1 (zh) 2013-03-29 2014-03-12 摩擦纳米发电机和陀螺仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310109288.1A CN103780126B (zh) 2013-03-29 2013-03-29 摩擦纳米发电机和陀螺仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103780126A CN103780126A (zh) 2014-05-07
CN103780126B true CN103780126B (zh) 2017-02-08

Family

ID=50572053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310109288.1A Active CN103780126B (zh) 2013-03-29 2013-03-29 摩擦纳米发电机和陀螺仪

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103780126B (zh)
WO (1) WO2014154092A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109030772A (zh) * 2018-06-27 2018-12-18 北京纳米能源与***研究所 自供电边坡状态监测***和监测方法

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103997253B (zh) * 2014-05-13 2016-03-09 北京纳米能源与***研究所 一种包括柔性拍打面的摩擦发电装置和发电方法
CN105337527B (zh) * 2014-06-27 2017-07-28 北京纳米能源与***研究所 表面电荷调制方法及相应的摩擦发电装置、方法
KR101743674B1 (ko) * 2014-11-11 2017-06-08 삼성전자주식회사 전하펌프 기반의 인공 번개 발전기 및 그 제조방법
CN104362884B (zh) * 2014-11-26 2016-06-29 厦门大学 一种基于振动摩擦的多方向宽频能量收集装置
EP3245156B1 (en) * 2015-01-16 2021-09-08 Université Gustave Eiffel Miniature kinetic energy harvester for generating electrical energy from mechanical vibrations
US10439517B2 (en) 2015-01-26 2019-10-08 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric nanogenerator for harvesting energy from water
KR20160144615A (ko) 2015-06-09 2016-12-19 성균관대학교산학협력단 3차원 구조의 마찰전기 에너지 발생장치
US10924036B2 (en) * 2015-09-04 2021-02-16 Koninklijke Philips N.V. Power generation device and a power generation method
JP7030697B2 (ja) 2015-12-24 2022-03-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 摩擦電気エネルギ発生機
CN106602925B (zh) * 2016-11-24 2019-02-01 北京纳米能源与***研究所 一种发电机
CN106685256A (zh) * 2017-02-23 2017-05-17 简极科技有限公司 一种薄膜摩擦发电智能球
CN106787932B (zh) * 2017-02-23 2018-06-08 简极科技有限公司 一种球内封装电子器件的薄膜发电球
CN107402048B (zh) * 2017-03-31 2018-09-25 纳智源科技（唐山）有限责任公司 气体流量传感器
CN107086811A (zh) * 2017-05-18 2017-08-22 中国科学院理化技术研究所 一种时均流驱动的摩擦纳米发电装置及方法
CN107493031A (zh) * 2017-09-30 2017-12-19 东华大学 一种嵌套式封闭便携式摩擦纳米发电机装置
CN109510505B (zh) * 2017-10-20 2020-10-16 北京纳米能源与***研究所 一种摩擦纳米发电机
CN107956641B (zh) * 2017-11-08 2019-11-15 上海大学 一种复合式发电的球形机器人
CN107907200A (zh) * 2017-11-13 2018-04-13 广东永衡良品科技有限公司 一种免电池便携电子秤
CN107911041A (zh) * 2017-11-16 2018-04-13 王珏 一种风力复合自驱动传感技术及应用
CN108075614B (zh) * 2018-01-15 2020-08-18 浙江煜焰工业设计有限公司 一种趣味牙签瓶
CN108199606A (zh) * 2018-01-22 2018-06-22 王珏 运动能量收集球
CN108512455A (zh) * 2018-05-10 2018-09-07 浙江大学 基于海洋立管振动机械能的接触式摩擦发电装置
CN108933545B (zh) * 2018-06-21 2024-02-27 王珏 风力发电装置
CN109042367B (zh) * 2018-10-18 2021-02-23 李候梅 一种动物喂养***
CN109287508B (zh) * 2018-10-18 2021-03-12 山西农业大学 一种动物喂养方法
CN109149998A (zh) * 2018-10-19 2019-01-04 清华大学 一种嵌套式旋转摩擦发电装置
CN109505736B (zh) * 2018-10-23 2020-05-12 北京科技大学 一种同时收集风能和水能的复合能源***的制备方法
CN109713932B (zh) * 2018-12-28 2020-08-04 大连民族大学 水面漂浮发电装置
CN109625213B (zh) * 2018-12-28 2021-01-12 大连民族大学 水面自供电信号发射装置
CN109546885B (zh) * 2018-12-28 2020-06-30 大连民族大学 水面浮动摩擦发电、电能存储、存电供应水面信号源电量的方法
CN110460262B (zh) * 2019-08-20 2021-01-05 西北工业大学深圳研究院 一种球形驻极体波浪能发电装置
CN111024293A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 福建工程学院 一种三维力传感器及其工作方法
CN111049419B (zh) * 2020-01-06 2020-12-29 闽江学院 一种全方位收集水能的半球形摩擦纳米发电机
CN111628673B (zh) * 2020-05-08 2023-09-29 哈尔滨工程大学 一种多点式纳米摩擦发电单元及装置
CN111579052A (zh) * 2020-05-21 2020-08-25 大连海事大学 一种船用振动监测预警装置
CN111578317B (zh) * 2020-05-21 2022-05-31 重庆大学 一种基于摩擦或电磁发电的自供电燃气灶
CN111665937B (zh) * 2020-05-25 2021-08-27 东华大学 一种一体化自驱动全纺织手势识别数据手套
CN113489364A (zh) * 2020-07-22 2021-10-08 杭州富阳伟文环保科技有限公司 一种摩擦纳米发电机应用于污水处理中的方法
CN112682252B (zh) * 2020-12-21 2022-04-19 吉林大学 一种杆体结构及其仿生无桨叶摩擦风力发电装置
CN112741619A (zh) * 2020-12-23 2021-05-04 清华大学 一种自驱动唇语动作捕捉装置
CN112619542B (zh) * 2020-12-30 2022-11-01 宜春万申制药机械有限公司 一种混合机用调节出料速度的装置
CN113285630A (zh) * 2021-05-14 2021-08-20 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种振动发电装置及无线自供能振动监测装置
CN113295154B (zh) * 2021-05-31 2022-09-02 西交利物浦大学 一种陀螺仪角度传感器
CN113482839B (zh) * 2021-06-08 2023-09-15 齐鲁工业大学 一种摩擦电纳米发电装置
CN114285319B (zh) * 2021-12-16 2024-02-02 北京纳米能源与***研究所 一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法
CN114542365B (zh) * 2022-02-21 2023-12-12 北京纳米能源与***研究所 深海能源收集装置及***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527528A (zh) * 2009-03-24 2009-09-09 华北电力大学 旋转摩擦发电机
CN102684546A (zh) * 2012-05-15 2012-09-19 纳米新能源（唐山）有限责任公司 一种摩擦发电机
CN202818150U (zh) * 2012-09-20 2013-03-20 纳米新能源（唐山）有限责任公司 纳米摩擦发电机

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2020013A6 (es) * 1988-10-20 1991-07-16 Univ Madrid Nac Educacion Generador triboelectrico de rodadura.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527528A (zh) * 2009-03-24 2009-09-09 华北电力大学 旋转摩擦发电机
CN102684546A (zh) * 2012-05-15 2012-09-19 纳米新能源（唐山）有限责任公司 一种摩擦发电机
CN202818150U (zh) * 2012-09-20 2013-03-20 纳米新能源（唐山）有限责任公司 纳米摩擦发电机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109030772A (zh) * 2018-06-27 2018-12-18 北京纳米能源与***研究所 自供电边坡状态监测***和监测方法
CN109030772B (zh) * 2018-06-27 2021-06-04 北京纳米能源与***研究所 自供电边坡状态监测***和监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014154092A1 (zh) 2014-10-02
CN103780126A (zh) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103780126B (zh) 摩擦纳米发电机和陀螺仪
CN103780127B (zh) 一种摩擦纳米发电机
CN103391020B (zh) 一种基于摩擦纳米发电机的多自由度能量采集装置
Rahman et al. Biomechanical energy‐driven hybridized generator as a universal portable power source for smart/wearable electronics
CN103795288B (zh) 一种转动式静电发电装置
CN108322083B (zh) 基于摩擦纳米发电机的波浪能高效发电装置
CN103780125B (zh) 一种套层滑动式摩擦纳米发电机
CN104682766B (zh) 基于独立摩擦层的纳米发电机、发电机组和发电方法
CN103780128B (zh) 一种风力摩擦纳米发电机
CN103780122B (zh) 一种滑动式摩擦纳米发电机组
CN104734556B (zh) 一种非接触式静电感应纳米发电机、发电机组和发电方法
KR101797197B1 (ko) 임펄스 발생기 및 발생기 세트
CN104426425A (zh) 具有发电单元的惯性发电装置和加速方向检测装置
CN106602924A (zh) 一种收集振动能量的摩擦纳米发电机和振动传感器
CN103354429B (zh) 一种滑动摩擦纳米发电机及发电方法
CN103368449B (zh) 一种滑动摩擦纳米发电机
CN104980060B (zh) 采集液体机械能的摩擦电纳米发电机以及发电方法
CN104734565B (zh) 一种收集流动液体能量的发电机及发电方法
CN103780136B (zh) 一种输出恒定电流的旋转摩擦发电机
CN105091913B (zh) 基于静电感应的传感器和传感方法
CN103997253B (zh) 一种包括柔性拍打面的摩擦发电装置和发电方法
CN105577024A (zh) 一种振动型摩擦发电机
CN104836472B (zh) 利用声音能量的发电机和声音传感器
CN103780123B (zh) 一种滑动摩擦纳米发电机组和发电装置
CN206922664U (zh) 一种磁悬浮振动俘能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: BEIJING INSTITUTE OF NANOENERGY AND NANOSYSTEMS

Free format text: FORMER OWNER: STATE NANOMETER SCIENCE CENTER

Effective date: 20150303

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100190 HAIDIAN, BEIJING TO: 100083 HAIDIAN, BEIJING

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150303

Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30, building C, block

Applicant after: BEIJING INSTITUTE OF NANOENERGY AND NANOSYSTEMS

Address before: 100190 Beijing, Zhongguancun, north of a No. 11, No.

Applicant before: State Nanometer Science Center

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant