一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构及方法

技术特征：
1.一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述能量收集机构包括水源收集器、流量控制器、平板、平板载台以及电能发生机构；所述水源收集器包括雨水收集器（2）以及连通在雨水收集器（2）下方的存储盒（4），所述流量控制器的顶部连通存储盒（4），并且流量控制器的底部设有针管（8），从而通过针管（8）形成向下滴落的液滴（9）；所述平板载台上固定设置有绝缘的直线导轨（12）以及限位板（13），所述直线导轨（12）处在两个限位板（13）之间，所述平板为设有亲水性条带的疏水平板，所述平板设于两个限位板（13）之间，并且架设在直线导轨（12）上；所述平板处在针管（8）的下方，通过向下滴落的液滴（9）驱动平板在直线滑轨（12）上往复运动；所述电能发生机构包括用于产生磁场（14）的磁铁以及固定连接在平板两端的电极（17），所述平板处在磁场（14）中，从而在平板往复运动的过程中带动电极（17）切割磁感线产生电能。2.根据权利要求1所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述平板的表面为疏水性，其接触角大于140
°
；并且平板的表面上还布置有亲水性条带，其接触角小于50
°
；从而将平板的表面分为亲水性区域（11）及处于亲水性区域（12）两侧的疏水性区域（10）；所述针管（8）的正下方为液滴下落点，初始时亲水性区域（11）处在液滴下落点的一侧。3.根据权利要求2所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述疏水性区域（10）由疏水材料构成或经过疏水修饰得到；亲水性区域（11）由亲水材料构成或经过亲水修饰得到。4.根据权利要求3所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述的疏水和亲水修饰方法选自等离子体刻蚀、紫外臭氧处理、电纺处理或喷涂处理中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述直线导轨（12）为带有绝缘氧化层或绝缘介电层的金属或半导体，或是不导电的无机材料。6.根据权利要求1所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述平板两端的电极，通过直接涂布导电胶或标准丝网印刷工艺或真空镀膜工艺进行制备。7.根据权利要求1-6任一所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述雨水收集器（2）呈漏斗状，并且其底口处还设有过滤网（3），所述存储盒（4）的顶部开设有进水口，所述雨水收集器（2）的底部插入所述进水口中。8.根据权利要求1-6任一所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，所述的流量控制器为医用输液管，包括毛细管（5）、滴壶（6）、流速调节器（7）和针管（8），所述毛细管（5）的顶端插入所述存储盒（4）的底部，并且其底端与针管（8）相连接，所述滴壶（6）及流速调节器（7）串接在毛细管（5）中。9.根据权利要求1-6任一所述的一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构，其特征在于，两个电极（17）通过导线（15）连接电器元件。10.一种基于权利要求9所述的雨滴驱动平板运动的能量收集机构的能量收集方法，其特征在于，按以下方法进行能量收集：先通过存储盒存储雨水收集器收集到的水，再通过流速调节器控制针管出口处液滴的
尺寸，并通过调节液滴与下方平板间的距离来控制其撞击时的速度；在针管底口有液滴下落之后，带动平板往复运动，从而使得电极切割磁感线产生电能，最终送入电器元件中。

技术总结
本发明公开了一种雨滴驱动平板运动的能量收集机构及方法，涉及能量收集技术领域。基于液滴撞击非均匀润湿性表面并驱动平板运动的原理，将雨滴能转化为物体的动能或进一步进行发电储存的能量采集方法。能量收集机构包括水源收集器、流量控制器、平板、平板载台以及电能发生机构；水源收集器包括雨水收集器以及连通在雨水收集器下方的存储盒；电能发生机构包括用于产生磁场的磁铁以及固定连接在平板两端的电极，平板处在磁场中，从而在平板往复运动的过程中带动电极切割磁感线产生电能。可以为偏远地区低功耗设备的持续运行提供动力，在微型设备（如机器人，巡检设施）的驱动，水力发电等领域具有广泛的应用前景。电等领域具有广泛的应用前景。电等领域具有广泛的应用前景。


技术研发人员：张童伟 李美萱 吴杰
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/31