一种基于逆向电润湿技术的滑动式能量转换装置的制作方法

本发明涉及一种能量转换装置，属于能量采集技术领域。

背景技术：

近几十年来，随着世界经济的快速发展，地球上的化石燃料消耗速度飞快，照此速度，化石燃料将在未来的几十年里消耗殆尽。人们已经意识到这一点，并一直努力寻找化石燃料的替代品以防范未来可能出现的能源危机。风能、太阳能、潮汐能、地热能等绿色能源的开发都已经有成熟的技术并被应用于商业化运作。其实在我们生活的环境里，除了上述的这些可再生能源，还存在许多司空见惯却难以利用的机械能，如噪音、人的行走过程以及机器工作过程中所产生的振动等，这类能量数量巨大且分布广泛，目前还缺乏有效的技术手段来采集和利用它们。而现有的一些技术如电磁发电、压电发电、摩擦发电等都被应用于采集这些机械能，但由于受到各种技术及客观原因的制约，目前尚未形成有效的应用，主要的技术瓶颈还在于能量的转化率过低、输出功率太小而缺乏实际应用价值。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够将机械能转化为电能的基于逆向电润湿技术的滑动式能量转换装置。

本发明的技术方案是：一种基于逆向电润湿技术的滑动式能量转换装置，包括相互平行设置的上基板和下基板，上基板在外力作用下相对于固定的下基板做左右往复的滑动，所述上基板下表面交错铺设第一电极条和第一介电条，第一电极条和第一介电条下表面铺设低表面能材料层，所述下基板上表面铺设电极层，电极层上设有介电层，介电层上设有导电液滴阵列，所述导电液滴阵列顶部与低表面能材料层接触，所述第一电极条和电极层与偏置电压源连接。

所述电极层为一体的金属电极层。

所述电极层包括交错铺设的第二电极条和第二介电条，第二电极条与偏置电压源连接。

所述第一电极条通过溅射方式置于上基板下表面。

所述电极层通过溅射方式置于下基板上表面。

所述第二电极条通过溅射方式置于下基板上表面。

所述第一电极条、电极层、第二电极条材质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种。

组成所述导电液滴阵列的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、离子液体任一种。

所述上基板和下基板材质包括pp、pe、pc、pmma、ptfe、pvdf、pvc、ps、pf、pps、pom、abs任一种。

所述上基板和下基板厚度100μm-2000μm，间隔为100μm-2000μm，第一电极条、第一介电条、第二电极条、第二介电条的宽度为100μm-2000μm。

本发明的有益效果是：本发明是基于逆向电润湿的一种能量收集装置，能将生活中的一些难以利用的机械能转化成电能。相对于其他的能量收集技术，如电磁发电、压电发电、摩擦发电技术等，它很大程度地提高了机械能转化成电能的效率并达到可实际应用的水平。本发明中所提出的技术方案，设置两平行的基板结构，通过两基板的往复侧向滑动，改变导电液滴与基板上的金属电极所形成的电容容量大小，引起电容放电而形成电流，实现了机械能到电能的转化。在实际应用中可以通过改变基板面积的大小、导电液滴阵列的数量及密度、设置基板阵列或连接方式都可以调节该装置的输出功率，以适应不同的用途。

附图说明

本发明共有附图5幅。

图1为本发明的第一种结构示意图；

图2为本发明的第一种原理图；

图3为上基板上铺设的第一电极条和第一介电条结构放大图；

图4为本发明的第二种结构示意图；

图5为本发明的第二种原理图。

图中附图标记如下：1、上基板，2、下基板，3、第一电极条，4、第一介电条，5、低表面能材料层，6、导电液滴阵列，7、偏置电压源，8、第二电极条，9、第二介电条，10、介电层。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明做进一步说明：

一种基于逆向电润湿技术的滑动式能量转换装置，包括相互平行设置的上基板1和下基板2，上基板1在外力作用下相对于固定的下基板2做左右往复的滑动，所述上基板1下表面交错铺设第一电极条3和第一介电条4，第一电极条3和第一介电条4下表面铺设低表面能材料层5，所述下基板2上表面铺设电极层，电极层上设有介电层10，介电层10上设有导电液滴阵列6，所述导电液滴阵列6顶部与低表面能材料层5接触，所述第一电极条3和电极层与偏置电压源7连接。上基板1滑动过程中，低表面能材料层5能避免与导电液滴的粘连，从而使导电液滴在上基板1滑动时保持静止状态。

所述电极层为一体的金属电极层。上基板1的第一电极条3与下基板2的金属电极层形成电容，当上基板1往复侧向滑动时，电容容量发生变化而对外放电形成电流。

所述电极层包括交错铺设的第二电极条8和第二介电条9，第二电极条8与偏置电压源7连接。上下两基板上条状金属电极对形成了电容，当上基板往复侧向滑动时，电极对所形成的电容容量发生变化引起对外放电形成电流。

所述第一电极条3通过溅射方式置于上基板1下表面。

所述电极层通过溅射方式置于下基板2上表面。

所述第二电极条8通过溅射方式置于下基板2上表面。

所述第一电极条3、电极层、第二电极条8材质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种。

组成所述导电液滴阵列6的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、离子液体任一种。

所述上基板1和下基板2材质包括pp、pe、pc、pmma、ptfe、pvdf、pvc、ps、pf、pps、pom、abs任一种。

所述上基板1和下基板2厚度100μm-2000μm，间隔为100μm-2000μm，第一电极条3、第一介电条4、第二电极条8、第二介电条9的宽度为100μm-2000μm。

本发明所述的能量转换装置能将周围环境中常见的机械能转化成电能，很大程度地提高了机械能转化成电能的效率并达到了可实际应用的水平。利用该技术能将环境中大量存在的各种机械能有效地转化成电能，为便携式电子产品或微电子产品供电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于逆向电润湿技术的滑动式能量转换装置，包括相互平行设置的上基板和下基板，所述上基板下表面交错铺设第一电极条和第一介电条，第一电极条和第一介电条下表面铺设低表面能材料层，所述下基板上表面铺设电极层，电极层上设有介电层，介电层上设有导电液滴阵列，所述导电液滴阵列顶部与低表面能材料层接触，所述第一电极条和电极层与偏置电压源连接。本发明的有益效果是：改变导电液滴与基板上的金属电极所形成的电容容量大小，引起电容放电而形成电流，实现机械能到电能的转化，提高机械能转化成电能的效率并达到可实际应用的水平。

技术研发人员：田雨农;林同福
受保护的技术使用者：大连楼兰科技股份有限公司
技术研发日：2016.08.25
技术公布日：2018.03.09