表面电荷调制方法及相应的摩擦发电装置、方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发电技术领域，具体涉及摩擦发电、纳米材料等，特别是一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，以及应用该方法的摩擦发电装置和摩擦发电方法。
【背景技术】
[0002]近年来，摩擦起电效应被广泛应用在新型的摩擦发电机中，以将机械能转化成电能。通常，摩擦发电机具有两个能够相对运动的部件，两个部件相互面对的一侧具有起电层，在起电层的背部贴附导电层，当两个部件受到外部机械力作用而使两个起电层相对接触或滑动时，在静电感应驱动下，自由电子在导电层之间移动，产生脉冲输出。表面电荷密度是摩擦发电机输出大小的决定因素。为了提高表面电荷密度，挑选出的材料不仅要求是薄膜材料，而且需要两种材料之间存在大的摩擦电极性差异，这很大程度的限制了摩擦发电机材料的选择范围。
[0003]因此，如果开发出一种能够有效的提高表面电荷密度的方法，对提高摩擦发电机的输出具有重要的作用。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是拓宽摩擦纳米发电机材料选择范围，提高摩擦纳米发电机输出。
[0006]( 二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于摩擦发电装置的表面电荷调制方法，所述摩擦发电装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互接触和分离的表面称为摩擦面，该方法包括:在所述第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面；所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。
[0008]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；
[0009]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；
[0010]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。
[0011]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。
[0012]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。
[0013]根据本发明的一种【具体实施方式】，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。
[0014]同时，本发明还提出一种摩擦发电装置，包括第一部件、第二部件和至少一个调制部件，所述第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面，在所述第一部件和第二部件分离时，所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与所述调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，该接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。
[0015]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不同；
[0016]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第一部件带正电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第二部件带负电；
[0017]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相比较正，所述调制部件用于调制第一部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第一部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较正，使第一部件带负电；所述调制部件用于调制第二部件时，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与所述第二部件的摩擦面材料的摩擦电极序相比较负，使第二部件带正电。
[0018]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述第一部件和第二部件的摩擦面的材料选自高分子薄膜材料。
[0019]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述调制部件的接触面的材料为绝缘材料或导体材料。
[0020]根据本发明的一种【具体实施方式】，在所述第一部件和第二部件接触时，使所述调制部件与所述第一部件、第二部件均分离。
[0021]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述第一部件包括第一起电层(11)，第一导电层(12)，所述第二部件包括第二起电层(21)，第二导电层(22)，所述第一起电层(11)和第二起电层(21)相互对置，其对置面作为所述摩擦面、如权利要求11所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述调制部件包括调制体(31)和连接杆(32)，所述连接杆(32)用于支持所述调制体(31)，使得当第一部件和第二部件分离时，所述调制体(31)能够与所述第一起电层11发生接触，并且，当第一部件和第二部件接触时，所述调制体(31)与所述第一起电层
(11)和第二起电层(21)均分离。
[0022]根据本发明的一种【具体实施方式】，还包括一个腔体，所述腔体包括弹性连接层
(5)，所述第一部件和第二部件置于所述腔体内，所述弹性连接层(5)用于使所述腔体在受到外部作用力时发生弹性形变，并且在撤去所述外部作用力后恢复原形，其中，在所述腔体发生所述弹性形变时，所述第一部件与第二部件相互接触，在所述腔体恢复原形时，所述第一部件和第二部件相互分离。
[0023]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述连接杆32的一端固定在所述腔体内的左右两端中的一端。
[0024]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述腔体发生弹性形变的过程中，所述调制体与所述第一起电层(11)和/或第二起电层(21)发生摩擦。
[0025]此外，还提出一种摩擦发电方法，包括如下步骤:
[0026]提供第一部件和第二部件，使第一部件和第二部件能够相对运动，并且在所述运动过程中，该第一部件的至少一个表面与该第二部件的至少一个表面能够发生接触和分离，所述相互作用的表面称为摩擦面；
[0027]在所述第一部件和第二部件分离时，使所述第一部件和第二部件中的至少一个的所述摩擦面与至少一个调制部件的一个表面相接触，该表面称为接触面，所述接触面的材料与其所接触的所述摩擦面的材料具有不同的摩擦电极序。
[0028]若所述第一部件的摩擦面的材料的摩擦电极序和所述第二部件的摩擦面的材料的摩擦电极序相同，所述调制部件的接触面的摩擦电极序与其所接触的摩擦面材料的摩擦电极序不