本發(fā)明屬于摩擦發(fā)電機技術(shù)領域，具體涉及一種多功能摩擦發(fā)電地板革及一種獨立傳感器。

背景技術(shù)：

目前生活中機械能無處不在，但是廣泛被人們忽略。本發(fā)明利用摩擦起電和靜電感應原理將機械能轉(zhuǎn)化為電能這一基本思想，提供一種多功能摩擦發(fā)電地板革。將該摩擦發(fā)電地板革鋪設在室內(nèi)，利用人行走、踩踏、撫摸等過程產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化成電能為外接的電路提供電信號，形成一種綠色環(huán)保的發(fā)電方式。該多功能摩擦發(fā)電地板具備多個功能，當以不同的姿態(tài)觸發(fā)該發(fā)電多功能地板革時，產(chǎn)生電信號的大小或者形狀不同，可以作為傳感器，監(jiān)測人或者動物的活動；當導電層為陳列結(jié)構(gòu)，觸發(fā)不同位置時，對應的區(qū)域產(chǎn)生電信號，可以用于位置監(jiān)測；并且，傳輸出來的電信號經(jīng)過外電路的設計與智能系統(tǒng)組合，可以作為報警系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中存在具有發(fā)電功能的地毯，但是大多數(shù)為壓電材料或者是壓力發(fā)電，結(jié)構(gòu)復雜，耗材多，價格昂貴，功能單一。中國專利201520857542.0公開了一種壓力發(fā)電地板，需要彈簧、齒輪、發(fā)電機等部件，存在結(jié)構(gòu)復雜，制備過程繁瑣。中國專利201510385439.5公開了一種利用壓電材料發(fā)電的地毯，制備過程中需要加入固定端和彈性條，同樣存在結(jié)構(gòu)復雜的問題。

本發(fā)明中提到的多功能摩擦發(fā)電地板革，解決的具體問題如下：

為了解決現(xiàn)有發(fā)電地毯的復雜結(jié)構(gòu)，耗材多，成本高的問題，本發(fā)明提供的摩擦發(fā)電地板革是利用市場上現(xiàn)有的地板革將其設計成一體式摩擦發(fā)電地板革，在不影響地毯正常使用的前提下，賦予地板更多的功能，不僅可以發(fā)電作為電源而且可以作為傳感器，應用在對老人和兒童的監(jiān)測等場合。

1、本發(fā)明的多功能摩擦發(fā)電地板革采用一體式結(jié)構(gòu)，將導電層元件與地板革本體集中在同一平面內(nèi)，無需復雜的彈性條以及固定端，結(jié)構(gòu)簡單、耗材少。

2、本發(fā)明的多功能摩擦發(fā)電地板革采用摩擦發(fā)電的形式，地板革為第一摩擦層，該摩擦發(fā)電地板革無需刻意設計第二摩擦層，生活中的鞋底、襪子、人體以及其與地板革材質(zhì)有區(qū)別的其他物質(zhì)均可充當?shù)诙Σ撩妗?/p>

3、本發(fā)明提供的多功能摩擦發(fā)電地板革，是在市場上現(xiàn)有的地板革基礎上添加一個導電層元件，對地板革本身的使用不受任何影響，并且成本低。

4、本發(fā)明提供的多功能摩擦發(fā)電地板革，不僅可以作為節(jié)能環(huán)保的電源，而且通過產(chǎn)生電信號的特征與觸發(fā)條件之間的關系，該地板革可以作為獨立供電的傳感器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種多功能摩擦發(fā)電地板革，所述摩擦發(fā)電地板革包括導電層元件和地板革本體，所述的導電層元件與地板革本體復合為一體，并位于同一平面；

進一步地，所述地板革本體為復合結(jié)構(gòu)、同質(zhì)透心結(jié)構(gòu)或半同質(zhì)透心結(jié)構(gòu)；

進一步地，所述的導電層元件為導體、半導體材料或?qū)щ姴牧希?/p>

進一步地，所述地板革本體為橡膠地板、亞麻地板、塑膠地板或木地板，所述地板革本體為通用型和耐用性地板革；

進一步地，所述導電層元件包括可以導電的純金屬或合金，所述純金屬包括金、銀、銅、鐵、鉑、鈀、鋁、鎳、鈦、釩、鉻、錳、硒、鉬和鎢；所述合金包括鋁合金、銅合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金和鉭合金；所述導電材料包括銦錫氧化物、石墨烯及其衍生物、離子摻雜的半導體和導電薄膜材料；

進一步地，所述的地板革本體為高分子聚合物，所述高分子聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚薄膜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯丁二烯、聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、酚醛樹脂、氯丁橡膠、纖維素薄膜、天然橡膠、乙基纖維素、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、人造纖維、聚乙醇縮丁醛、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸鹽、人造纖維薄膜、聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯和木頭；

進一步地，一種獨立傳感器，所述摩擦發(fā)電系統(tǒng)包括第一摩擦層、第二摩擦層和外電路，所述第一摩擦層為地板革本體，所述第二摩擦層為生活中能夠與地板革表面材料產(chǎn)生摩擦起電的材料，第一摩擦層、第二摩擦層和外電路所述第一摩擦層和第二摩擦層在外力作用下，通過接觸和分離的過程向外電路輸出電信號；

進一步地，所述第二摩擦層為絕緣材料或非絕緣材料；

進一步地，所述導電層元件包括多個輸出端和導電層，所述導電層通過輸出端連接外電路或者導電層直接與外電路連接；

進一步地，所述的導電層元件位于地板革的層間或者地板革的最底部；

進一步地，所述的導電層元件為多個獨立不連續(xù)的單元；

進一步地，本發(fā)明所述一種多功能摩擦發(fā)電地板革及獨立傳感器的制作過程簡單易行，通常采用磁控濺射、等離子體濺射、蒸鍍或者電化學沉積等方式將金屬或合金以及其他導電材料沉積到地板革上，或者通過簡單的粘膠方式將導電材料與地板革進行組合，以保證導電層與地板革緊密接觸，從而能夠達到電荷的高效轉(zhuǎn)移。本領域的技術(shù)人員綜合地板革和導電材料的特點，能夠選擇適當?shù)闹苽浞椒ā?/p>

本發(fā)明的有益效果如下：

1、基于摩擦起電和靜電感應原理設計成一體式結(jié)構(gòu)的多功能發(fā)電地板革及獨立傳感器，將導電層元件通過電沉積、濺射、粘合等方式與地板革復合為一體，無需添加彈性條和固定端；

2、不需刻意提供第二摩擦層，且材料絕緣和非絕緣均可，生活中的鞋底、襪子、導電的人體以及與地板革表面材質(zhì)有區(qū)別的其他物質(zhì)均可成為第二摩擦層與地板革本身充當?shù)牡谝荒Σ翆幼饔茫?/p>

3、多功能摩擦發(fā)電地板革適用于多種能量驅(qū)動形式，如拍打、踩踏、撫摸、揉搓、滑動等，該摩擦發(fā)電地板革都顯示有電流輸出，為鋪設該地板革的室內(nèi)提供了一種新的綠色環(huán)保發(fā)電形式；

4、本發(fā)明提供的一體式多功能摩擦發(fā)電地板革及獨立傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，制備容易，不影響地板革的使用和外觀，觸發(fā)材料以及能量驅(qū)動形式多樣化，可以作為傳感器，并且對選用地板革材料的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、硬度無要求，這些優(yōu)點為本發(fā)明中所提供的摩擦發(fā)電地板革帶來更大的應用市場。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革的一種典型結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革的發(fā)電原理示意圖；

圖3為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革的另一種新型結(jié)構(gòu)實物圖；

圖6為本發(fā)明實施例2中一種多功能摩擦發(fā)電地板革的電流輸出圖；

圖7為本發(fā)明實施例2中一種多功能摩擦發(fā)電地板革的電壓輸出圖。

圖8位本發(fā)明實施例3中一種多功能摩擦發(fā)電地板革作為傳感器，應用在人體活動識別。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種能夠?qū)⑷梭w行走、踩踏、撫摸等自然存在的機械能轉(zhuǎn)化為電能的新型多功能摩擦發(fā)電地板革。該發(fā)電地板革是在地板革的下表面或者層間復合一層導電層元件，組成結(jié)構(gòu)簡單的一體式摩擦發(fā)電系統(tǒng)，并且可以作為獨立傳感器，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。具體如下：

實施例1

1、多功能摩擦發(fā)電地板革及獨立傳感器的構(gòu)造

圖1為本發(fā)明多功能摩擦發(fā)電地板革一種典型結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。包括：地板革本體10和導電層元件20。通過貼合、濺射或者電鍍等方式，將導電層與地板革的下表面組合成位于同一平面的一體式結(jié)構(gòu)。生活中人的鞋底、衣服、輪胎等能夠與地板革表面產(chǎn)生摩擦起電的材料都可以充當?shù)诙Σ撩?1，在外力如拍打、踩踏、撫摸、摩擦等形式作用下，通過地板革本體10和導電層元件20向外電路傳輸電信號。導電層元件可以位于地板革本體10的下表面或者復合型地板革的層間，以多層復合型地板革10為例，不同結(jié)構(gòu)的示意圖如圖2所示，其中多層復合型地板革10包括，耐磨層12、印花層13、彈性發(fā)泡層14、基層15。

2、摩擦發(fā)電地板革的工作原理

當外界存在且與該多功能摩擦發(fā)電地板革的摩擦電極序不同的多種物體，與本發(fā)明的摩擦發(fā)電地板革之間發(fā)生摩擦起電和靜電感應時，該摩擦發(fā)電地板革系統(tǒng)能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)換為電能，對外電路進行做功。

實施例2：

本實施例中提供一種多功能摩擦發(fā)電地板革，實物圖參見附圖4。本實施例中的地板革本體10選自復合型卷材PVC地板革，厚度為2mm。導電層元件20選取為導電性較強的銅箔，厚度為80μm。本實施例中的導電層元件20和地板革本體10通過簡單粘合的方式制備，該摩擦發(fā)電地板革的尺寸為4cm*9cm。本實施例中，以丁腈手套為第二摩擦層，拍打的方式進行能量驅(qū)動，該多功能摩擦發(fā)電地板革對外部產(chǎn)生電流，經(jīng)靜電計6514測試顯示的電流數(shù)據(jù)參見附圖6，電壓數(shù)據(jù)圖如圖7所示。

實施例3：

本實施例中提供一種多功能摩擦發(fā)電地板革，作為傳感器，本實施例中的地板革本體10選自卷材塑膠地板革，厚度為5mm。導電層元件20選取為導電性較強的銅箔，厚度為80μm。本實施例中的導電層元件20和地板革本體10通過簡單粘合的方式制備。本實施例中，以鞋底第二摩擦層，多種運動方式進行能量驅(qū)動，該多功能摩擦發(fā)電地板革對外部產(chǎn)生電壓信號，根據(jù)不同動作產(chǎn)生電壓信號波形的規(guī)律和差異，該多功能地板革作為獨立傳感器，可以進行人體活動識別，經(jīng)靜電計6514測試顯示的電壓參見附圖6。

以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式的一種，本領域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。