本發(fā)明涉及摩擦納米發(fā)電機(jī)，特別涉及一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備。

背景技術(shù)：

1、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展給世界帶來了翻天覆地的變化，然而其低成本、無污染供電問題是一個(gè)亟需解決的問題。摩擦納米發(fā)電機(jī)（triboelectric?nanogenerator,?teng）是一種新興的能量收集和自驅(qū)動(dòng)傳感技術(shù)，它基于摩擦電效應(yīng)，能夠?qū)⑽⑿〉牟灰?guī)則的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或電信號(hào)。這些摩擦納米發(fā)電機(jī)因其尺寸小、重量輕、可集成于各種表面而備受關(guān)注。摩擦納米發(fā)電機(jī)的材料的摩擦學(xué)性能和摩擦電性能對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的摩擦納米發(fā)電機(jī)往往只能實(shí)現(xiàn)一種模式的摩擦電測(cè)試，不能實(shí)現(xiàn)摩擦學(xué)性能和摩擦電性能的同時(shí)測(cè)試，因此急需一種設(shè)備能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦電性能和摩擦學(xué)性能測(cè)試，從而提高測(cè)試效率，另外能夠節(jié)省測(cè)試空間和測(cè)試臺(tái)空間等。

2、需要說明的是，本申請(qǐng)涉及到的摩擦納米發(fā)電機(jī)的幾種工作模式包括：接觸分離模式；往復(fù)滑動(dòng)模式（包括水平滑動(dòng)模式（lateral-sliding?mode）和獨(dú)立層模式（freestanding?triboelectric-layer?mode））；旋轉(zhuǎn)模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：針對(duì)上述背景技術(shù)中存在的不足，提供一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦電性能和摩擦學(xué)性能測(cè)試的方案。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，包括測(cè)試臺(tái)以及設(shè)置在所述測(cè)試臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、接觸分離模式測(cè)試組件、往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件，所述旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、所述接觸分離模式測(cè)試組件、所述往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件均通過同一個(gè)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；

3、所述旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件包括圓盤、第一壓力傳感器、傳動(dòng)軸和扭矩傳感器；所述圓盤與所述傳動(dòng)軸的第一端連接，所述傳動(dòng)軸的第二端與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件連接，所述第一壓力傳感器與所述圓盤相對(duì)設(shè)置，所述第一壓力傳感器、所述圓盤上均附著有旋轉(zhuǎn)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的材料，所述扭矩傳感器與所述傳動(dòng)軸連接；

4、所述接觸分離模式測(cè)試組件包括撞板頭、第二壓力傳感器、滑臺(tái)、滑動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第二壓力傳感器、所述撞板頭的撞擊面均附著有接觸分離模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的材料，所述撞板頭通過撞板座與所述滑臺(tái)連接，所述滑臺(tái)與所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述第二壓力傳感器用于檢測(cè)接觸分離模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的材料發(fā)生撞擊時(shí)的撞擊力，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述傳動(dòng)軸連接；

5、所述往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件包括樣品附著塊、分力傳感器、平衡軸和連接臺(tái)；所述樣品附著塊與所述分力傳感器連接，所述分力傳感器與所述平衡軸的第一端連接，所述平衡軸與所述連接臺(tái)連接，所述平衡軸的第一端用于施加載荷，所述撞板座的上表面、所述樣品附著塊的下表面均附著有往復(fù)滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的材料。

6、進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)軸的多個(gè)位置均設(shè)置有第一支撐座，所述第一支撐座上的軸承與所述傳動(dòng)軸連接，所述第一壓力傳感器安裝在第一連接座上，所述第一支撐座、所述第一連接座均與所述測(cè)試臺(tái)連接。

7、進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)軸在所述扭矩傳感器的位置打斷為兩段，所述扭矩傳感器的兩端均通過聯(lián)軸器與所述傳動(dòng)軸打斷的位置連接。

8、進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與所述滑臺(tái)滑動(dòng)連接的滑軌、以及與所述滑臺(tái)連接的同步帶，所述滑軌的兩端均設(shè)置有帶輪連接座，所述帶輪連接座內(nèi)設(shè)置有帶輪，所述同步帶繞設(shè)于兩個(gè)所述帶輪之間，其中一個(gè)所述帶輪連接座與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。

9、進(jìn)一步地，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述滑軌所在的直線上，且位于所述滑軌的端部，所述第二壓力傳感器、所述滑軌均通過第二連接座與所述測(cè)試臺(tái)連接。

10、進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、齒輪帶以及直角減速器，所述主動(dòng)齒輪與所述傳動(dòng)軸連接，所述從動(dòng)齒輪與所述直角減速器的輸入端連接，所述齒輪帶設(shè)置于所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪之間，所述直角減速器的輸出端通過聯(lián)軸器與其中一個(gè)所述帶輪連接座傳動(dòng)連接。

11、進(jìn)一步地，所述往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件還包括第一連接器、第二連接器、第三連接器、平衡塊、連接軸以及第二支撐座，所述樣品附著塊通過所述第一連接器與所述分力傳感器連接，所述分力傳感器通過所述第二連接器與所述平衡軸的第一端連接，所述第二連接器設(shè)置有用于施加載荷的載荷施加部，所述第三連接器與所述平衡軸連接，所述平衡軸的第二端與所述平衡塊連接，且能夠調(diào)整位置，所述第二支撐座成對(duì)設(shè)置且與所述連接臺(tái)連接，所述第二支撐座上的軸承與所述連接軸連接，所述連接軸也與所述第三連接器連接。

12、進(jìn)一步地，所述第三連接器設(shè)置有水平儀，所述水平儀用于檢測(cè)所述第三連接器的水平度，以使所述載荷施加部施加的載荷等于所述樣品附著塊與所述撞板座之間的壓力。

13、進(jìn)一步地，所述分力傳感器能夠同時(shí)檢測(cè)壓力和摩擦力。

14、進(jìn)一步地，所述連接臺(tái)通過螺紋桿與所述測(cè)試臺(tái)連接，所述螺紋桿的頂部從所述連接臺(tái)的連接孔穿出，所述連接臺(tái)的上、下表面均設(shè)置有套入所述螺紋桿的螺母，所述螺母用于對(duì)所述連接臺(tái)的高度位置進(jìn)行微調(diào)。

15、本發(fā)明的上述方案有如下的有益效果：

16、本發(fā)明提供的應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，通過旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、接觸分離模式測(cè)試組件、往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件的設(shè)置以及關(guān)聯(lián)，由同一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)輸出，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)、接觸分離模式摩擦納米發(fā)電機(jī)、往復(fù)滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的電性能測(cè)試，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦系數(shù)測(cè)試，提供了測(cè)試效率，降低了測(cè)試成本，基于結(jié)構(gòu)的設(shè)置、各傳感器的布置、伺服電機(jī)的精度等能夠保證測(cè)試的可靠性、準(zhǔn)確性，相比于手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式也進(jìn)一步提升了操作便捷性；

17、本發(fā)明的其它有益效果將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，包括測(cè)試臺(tái)以及設(shè)置在所述測(cè)試臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、接觸分離模式測(cè)試組件、往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件，所述旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、所述接觸分離模式測(cè)試組件、所述往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件均通過同一個(gè)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述傳動(dòng)軸的多個(gè)位置均設(shè)置有第一支撐座，所述第一支撐座上的軸承與所述傳動(dòng)軸連接，所述第一壓力傳感器安裝在第一連接座上，所述第一支撐座、所述第一連接座均與所述測(cè)試臺(tái)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述傳動(dòng)軸在所述扭矩傳感器的位置打斷為兩段，所述扭矩傳感器的兩端均通過聯(lián)軸器與所述傳動(dòng)軸打斷的位置連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與所述滑臺(tái)滑動(dòng)連接的滑軌、以及與所述滑臺(tái)連接的同步帶，所述滑軌的兩端均設(shè)置有帶輪連接座，所述帶輪連接座內(nèi)設(shè)置有帶輪，所述同步帶繞設(shè)于兩個(gè)所述帶輪之間，其中一個(gè)所述帶輪連接座與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述滑軌所在的直線上，且位于所述滑軌的端部，所述第二壓力傳感器、所述滑軌均通過第二連接座與所述測(cè)試臺(tái)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、齒輪帶以及直角減速器，所述主動(dòng)齒輪與所述傳動(dòng)軸連接，所述從動(dòng)齒輪與所述直角減速器的輸入端連接，所述齒輪帶設(shè)置于所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪之間，所述直角減速器的輸出端通過聯(lián)軸器與其中一個(gè)所述帶輪連接座傳動(dòng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件還包括第一連接器、第二連接器、第三連接器、平衡塊、連接軸以及第二支撐座，所述樣品附著塊通過所述第一連接器與所述分力傳感器連接，所述分力傳感器通過所述第二連接器與所述平衡軸的第一端連接，所述第二連接器設(shè)置有用于施加載荷的載荷施加部，所述第三連接器與所述平衡軸連接，所述平衡軸的第二端與所述平衡塊連接，且能夠調(diào)整位置，所述第二支撐座成對(duì)設(shè)置且與所述連接臺(tái)連接，所述第二支撐座上的軸承與所述連接軸連接，所述連接軸也與所述第三連接器連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述第三連接器設(shè)置有水平儀，所述水平儀用于檢測(cè)所述第三連接器的水平度，以使所述載荷施加部施加的載荷等于所述樣品附著塊與所述撞板座之間的壓力。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述分力傳感器能夠同時(shí)檢測(cè)壓力和摩擦力。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，其特征在于，所述連接臺(tái)通過螺紋桿與所述測(cè)試臺(tái)連接，所述螺紋桿的頂部從所述連接臺(tái)的連接孔穿出，所述連接臺(tái)的上、下表面均設(shè)置有套入所述螺紋桿的螺母，所述螺母用于對(duì)所述連接臺(tái)的高度位置進(jìn)行微調(diào)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能性能測(cè)試裝備，包括測(cè)試臺(tái)以及設(shè)置在測(cè)試臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、接觸分離模式測(cè)試組件、往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件，旋轉(zhuǎn)模式測(cè)試組件、接觸分離模式測(cè)試組件、往復(fù)滑動(dòng)模式測(cè)試組件均通過同一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；本發(fā)明在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)輸出下，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)、接觸分離模式摩擦納米發(fā)電機(jī)、往復(fù)滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的電性能測(cè)試，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦系數(shù)測(cè)試，提高了測(cè)試效率，降低了測(cè)試成本，能夠保證測(cè)試的可靠性、準(zhǔn)確性，也進(jìn)一步提升了操作便捷性。

技術(shù)研發(fā)人員：陽軍亮,高莽,代國章
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21