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摩擦电发应用
1. 按压式/滑动式摩擦发电机
按压式/滑动式摩擦发电机的原理基于接触/滑动摩擦起电,采用两个摩擦电性相反的材料作为摩擦面,通过按压或滑动的方式,使得两个材料的表面分别带有极性相反的电荷。摩擦电荷导致电势差,驱动电子在外电路中往复流动,直接对电子器件供电或给储能元件充电。
2. 振动式摩擦发电机
振动式摩擦发电机是基于摩擦起电和静电感应原理,通过弹簧连接两种摩擦材料,在环境振动的作用下实现材料的接触和分离,从而产生脉冲式电流输出。振动式摩擦发电机可以采集建筑物、车辆、甚至生物体的振动能,连续的为低功耗、便携式电子设备或植入式医疗器件提供能量来源。
3. 旋转式直流摩擦发电机
旋转式直流摩擦发电机的原理基于摩擦起电和静电感应现象,采用两个转盘和两对碳纤维柔性电刷,通过旋转机械能驱动下的滑动摩擦和电极切换,产生连续输出的直流电。旋转式直流摩擦发电机可以作为恒定的电流源,直接连续的用于对电子器件供电或给储能元件充电。
4. 自供能光束调节器
自供能光束调节器由摩擦发电机和压电纤维片组成。通过两个摩擦电性相反的材料产生摩擦而输出的高电压来驱动压电片的弯曲变形,实现对入射光束的调节。该光束调节器无需高压电源,在外力的作用下即可将采集的能量直接用于驱动压电片,实现宏观机械运动对微观致动的远程控制,具有高效节能的特点,适用于自驱动系统。
5. 刹车发电模拟装置
本刹车片模拟装置,利用静电感应原理,收集车轮在日常转动过程中刹车片与车轮相对运动而产生的电能,为车载电子器件、灯具等提供电能,并在刹车瞬间获得高达数瓦的电能输出。
6. 自驱动无线触摸报警器
自驱动无线触摸报警器将摩擦发电机与功率调控电路相结合,通过电容阵列的串并联切换实现降低发电机输出电压、提高输出电荷总量。同时,由于发电机的放电时间缩短,其输出电流和功率得以大幅提高。因此,发电机受按压后产生的电信号可直接通过红外发射管激发红外信号,为自驱动传感技术奠定了基础。
7. 纺织品摩擦发电手套
纺织品摩擦发电机采用尼龙、涤纶等常见纺织品作为摩擦面,使用导电性较好的碳纤维布或银纤维布作为电极材料,单次摩擦可产生几百甚至上千伏的电压,发电效果显著。这种摩擦发电机柔性较好,将来可用作服装面料,收集人们日常活动所产生的能量,给各种便携式电子设备供电。而使用本摩擦发电机制成的发电手套,可以用作中小学物理实验器材、魔术道具、玩具等领域。
8. 自供能发光拍手器
发光拍手器是晚会、演唱会等娱乐场合的常用商品,但目前市面上的发光拍手器都是使用电池供电,这不仅是一种资源浪费,还对环境有潜在威胁。本发光拍手器采用摩擦发电机代替电池给LED供电,不仅成本低廉,节能环保,且更具趣味性,有利于推广摩擦发电机在玩具领域的应用,具有广阔的市场前景。
9. 柔性透明摩擦发电机
柔性透明摩擦发电机采用的是全透明的聚合物基底和电极,聚合物薄膜表面用微加工的方法制作各种规则的微型阵列结构,以此增强摩擦效应从而提高纳米发电机的输出效率,3cm×3cm的柔性器件即可同时点亮50多盏LED灯。兼具柔性和透明特性的纳米发电机在光学器件、电子显示器件、个人电子设备等领域具有广阔的应用前景。
10. 碟式宽频摩擦发电机
碟式宽频摩擦发电机的原理基于滑动式摩擦起电效应,摩擦电序不同的两种薄膜材料分别固定于两个尺寸不同的圆盘上,实现充分接触的相对滑动,并通过三个弹簧,使每次相对滑动之后,两圆盘上的摩擦材料均可恢复到初始状态。碟式宽频摩擦发电机可用于收集各种震动频率的机械能,用于电子器件的供电或给储能元件充电。
11. 脚踏式摩擦发电机
脚踏式摩擦发电机的原理基于按压式摩擦起电效应,夹层并联式的结构,使得输出电流能在空间范围的情况下增大一倍。中间波浪式的夹层不仅能够作为并联摩擦发电机的摩擦面,也可以起到接受外界应力之后恢复到原始位置的作用,从而实现器件的连续工作。脚踏式摩擦发电机可用于收集人走路时按压地面产生的能量,用以驱动电子器件或能量存储。
12. 潮汐能收集装置
海洋约占地球面积的71%,其存在着大量的能源有待我们去开发利用。潮汐作为海洋中的自然现象,其存在的能量长期以来都无法得到利用,造成能源的浪费。潮汐能收集装置依靠海浪的拍打,促使摩擦面的接触分离,将机械能转化为电能,实现能量的收集。此装置成本低廉,利于产业化生产,有着广发的应用前景。
13. 自供能电子浮漂
电子浮漂在海洋科学,环境监测中具有重要应用。但是现在市场上的电子浮漂都是使用电池供电,造成能源的浪费。本电子浮漂通过摩擦发电机的接触分离,产生电能给LED灯供能。并且可以作为震动和位置传感器,精确判定海浪大小,充分利用了海洋机械能,具有广阔的应用前景。
14. 单电极摩擦发电球
基于摩擦起电和静电感应现象,三维球形摩擦发电机可以有效的收集周围全空间的振动能量。该系统采用单电极模式,在接触分离和滑动摩擦两种形式下,金属电极失去电子,从而带正电荷,导致与接地端产生电势差,驱动外电路中电子的流动。
15. 地毯地位装置
地毯定位装置采用单电极模式。行人鞋上带有的电荷,通过静电感应现象,使摩擦发电机感应出极性相反的电荷。这些电荷和地之间存在着电势差,从而驱动电子在外电路中流动。该地毯定位装置不仅可以精确的判断出行人的具体位置,还可以收集行人走路的机械能。、
16. 风力摩擦发电装置
风力摩擦发电装置是一种将风能转化为电能的装置,基于接触分离式和滑动式摩擦的结合,通过风吹动转子的转动带动多个摩擦板连续工作,产生高频输出的交流电,通过整流桥直接连续的用于对电子器件供电或给储能元件充电。
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