專利名稱：發(fā)電機的制作方法
發(fā)電機本申請是國際申請日為2007年9月25日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2007/079429、國家申請?zhí)枮?00780043724. 2且發(fā)明名稱為“發(fā)電機”的申請的分案申請。
背景技術：
本發(fā)明涉及用于發(fā)電的方法、設備和構造(composition)。具體地,它涉及利用核磁自旋發(fā)電(NMSG)和/或剩余極化發(fā)電(RPEG)以產生電的方法、設備和結構。對于現(xiàn)代生活的幾乎每一個方面，容易獲得并且便攜式的電源是關鍵性的。電力驅動已經在現(xiàn)代社會中起著關鍵作用的各種各樣的裝置。這些裝置的范圍是從家庭中的電燈和電器到用于例如醫(yī)藥、制造、軍事和科學研究領域中的高科技裝置。在許多應用中，關鍵是具有便攜式電源。這些需求通常通過各種類型的電池的使用而得以滿足。當然，電池被用于啟動汽車和卡車，并且還被用于對必須移動的電氣裝置供 電。這些裝置的范圍是從手電筒到蜂窩式電話和膝上型計算機。電力具有大的和非常小的應用。在大規(guī)模上，電由大規(guī)模發(fā)電機產生并且在分配線上分配到最終用戶。在小規(guī)模上，小的電荷涉及現(xiàn)代生活中普遍存在的電子電路和存儲器件的運行。這些裝置和系統(tǒng)的每一種需要可靠和可控的電源。涉及便攜式的電子裝置的主要技術問題之一是提供可靠并且連續(xù)的便攜式電源。如上所述，這通常通過電池的使用來實現(xiàn)。然而，電池是有問題的。電池電力始終是例如膝上型計算機的裝置的使用中的主要問題。如同電池電力的可靠性，電池壽命是關心所在。電池電力遭遇的另一個問題是是對遠的場所提供電池的充足供給。這可以通過考慮例如軍事行動而理解。軍事行動需要大批電子裝置。這些裝置的范圍從膝上型計算機和相關裝置到蜂窩式電話和其它的通信系統(tǒng)。當然，它們還包括使用電子部件的軍事裝備和武器。此類別的行動嚴重依賴于這種便攜式的電子裝置。為了對這種裝置供電，必須提供電池并且不斷地替換電池，以保證全部的裝備不斷地起作用。應理解，主要的后勤問題是對主要的軍事行動簡單地提供適當?shù)碾姵仉娏?。從供給源至戰(zhàn)場，必須供給并撤去大量的電池。商業(yè)、醫(yī)藥和研究領域中的其它類型的作業(yè)也一樣。如上所述，這些領域全部嚴重依賴于便攜式的電子裝置。這些裝置全部需要便攜式的電源。提供電力已經成為了重大的挑戰(zhàn)。因而，本發(fā)明涉及用于產生電力，并且在需要時以便攜的形式提供電力的新的方法、設備和構造。這通過使用將在以下簡要討論的核磁自旋(匪SG)和剩余極化發(fā)電(RPEG)而實現(xiàn)。已知，放置在磁場中的具有非零自旋量子數(shù)的任何核可以通過電磁輻射吸收并發(fā)射能量。該輻射可以通過利用核磁共振的原理檢測。氫核或質子的使用是最早和最普通的NMR方法，主要用于研究有機化合物。自旋I = 1/2的氫核圍繞它的軸自旋，并且產生磁場。當將此核放置在外部磁場中時，氫核趨于沿外部磁場排列。該排列可以與外部場平行或反向-平行，原因在于該自旋可以被認為是輕微地離軸自旋的玩具陀螺(toy top)的自旋，并且被稱為術語旋進。旋進的頻率被稱為拉莫爾頻率(ω)。拉莫爾頻率依賴于外部磁場的強度以及材料的磁性。在此情況下，相對于I特斯拉的外部磁場強度，氫核具有42. 6MHz的拉莫爾頻率。對磁場強度調諧的射頻可以使核從反向-平行狀態(tài)翻轉到平行狀態(tài)，從而釋放可以被檢測到的少量能量。射頻隨著氫核周圍環(huán)境而改變，從而提供了關于氫核的化學環(huán)境的信息。如上所述，氫核具有自旋I = 1/2。其它元素具有比1/2更大的自旋。此外，已知原子核具有正電荷Ze，其中，Z是將一種元素與另一種元素區(qū)分的原子序數(shù)，并且其中e是電子或質子的電荷數(shù)。元素還具有可以從一種同位素到另一種同位素變化的質量M。核還可以具有自旋、磁偶極距U、電四極距和偶爾更高的矩。內稟核角動量是量子化的，并且可以被表示為歷，其中I是整數(shù)或半整數(shù)并且被稱為自旋量子數(shù)。例如，其I = 3/2的核被認為具有3/2的自旋。對于不同的同位素，I可以不同。對核可以具有的自旋有限制。對于具有偶數(shù)質量數(shù)的核，I必須是整數(shù)或零，而對于具有奇數(shù)質量數(shù)的核，I必須是半整數(shù)。以下表I顯示了一些普通的核性質，包括所選擇的同位素的自旋。 表I :選擇的同位素的自旋性質一些核性質
核自旋I核磁子中的磁距按特S的 fn24Q· f
共振頻率，KHz位10 cm
H 1/22-794-26-
D I0-860-650 0028
4He O--
12C O--
13C 1/20-70丨·07-
14N I0-400-310-02
丨6O O-
lyF 1/22-634 01-
r’Na 3/22-22I 130·1
31P 1/2I 131-72-
32S 0-
35Cl 3/20-820-42-0.08
37Cl 3/20-680-35-0.06
:,l)K 3/20-390-200.07
79Br 3/22-101-070-33
8lBr 3/22-261150.28
127I 5/22-790-85-0-75如果核的自旋為零，則其全部的矩為零，并且不出現(xiàn)核取向效應。如果自旋為1/2以上，則核具有磁距μ。在此性質中，核類似于任何的旋轉電荷。核可以被認為具有其方向被固定平行于自旋軸的小磁體。負的距是指與自旋矢量相反的磁距矢量。表示核距的量度單位是核磁子，即e/ 在此情況下，M是質子的質量。I核磁子=5xl0_24爾格/高斯。自旋為I以上的核具有電四極距。核的角動量矢量在空間上可以具有21+1個方向?？臻g上的這些方向通常由沿特定方向分解的角動量表征。分解的動量由Hl1提供，并且具有I、1-1、1-2、. . .-I+U-I的值。對于I = 1/2\ = +1/2或-1/2的普通情況，允許了躍遷，但是能量差過小，使其得不到有效觀察。但是，在磁場中，存在必須考慮的另外的能量。這與將羅盤針從它所指的方向移開所需的能量類似。該能量為_μ Hcos Θ，其中H是磁場的大小。磁場的能量設定了可以從在本公開中提出的發(fā)電機取得的電能的上限。存在與M1 = -1/2至+1/2之間的躍遷相關的頻率。該頻率由hv = -(μ/Ι)H(-l/2-l/2)提供。該頻率與將自旋從⑴“翻轉”到㈠所需的能量有關，或更恰當?shù)卣f，當偶極子平行于所述場時，取向勢能為(_)項，并且當偶極子與所述場反向平行時，取向勢能為(+)。該能量始終是2Χ偶極子自旋的大小。以下給出此計算的實例?？梢愿鶕判萗寫出此方程,其中γ = μ/Ih或ω = 2 31 μ = Y H弧度/秒。表I的欄顯示了在I奧斯特的磁場中躍遷的共振頻率(拉莫爾頻率)。鐵電性是其中某些材料可以具有自發(fā)偶極距的電現(xiàn)象，通過施加外部電場，所述自發(fā)偶極距的方向可以在等價狀態(tài)之間切換。鐵電材料的內部電偶極子被物理地限制(tie)到材料晶格，因此甚至在不存在跨過電容器的外部電壓的情況下，改變物理晶格的任 何情況也將改變偶極子的強度，并且導致電荷流入或流出該鐵電材料(參見以下討論)。改變材料的晶格尺寸的兩個誘因是力和溫度。響應對鐵電材料施加力的電荷產生被稱為壓電性。響應溫度變化的電流的產生被稱為熱電性。術語鐵電性與鐵磁性類似地使用，其中，材料具有永久磁距。在發(fā)現(xiàn)鐵電性時，鐵磁性是已知的。因而，盡管大多數(shù)的鐵電材料在它們的晶格中沒有鐵，但是將表示鐵的前綴“鐵(feiro)”用于描述該性質。對于一些鐵電體，鐵起限制鐵電性質的污染物的作用。將鐵電材料放置在兩個導電板之間，產生鐵電電容器。鐵電電容器表現(xiàn)出非線性性質并且通常具有非常高的介電常數(shù)?？梢酝ㄟ^施加外部電壓而迫使內部電偶極子改變它們的方向的事實導致電容器的“極化對電壓”性質的滯后。參見滯后回線的普通形狀的實例的圖7。在此情況下，將極化定義為存儲在電容器的板上的總電荷除以板的面積。與結晶結構無關的是，在鐵電體中還看到與在鐵磁疇中看到的那些疇類似的疇。在給定的疇中，存在在偶極子方向上指向的矢量。在含有許多單晶晶粒的給定塊體(bulk)材料中，可能存在取向矢量彼此分開的鐵電疇和疇壁。在極化的鐵磁體中，大多數(shù)的疇矢量在外部電場強加的方向上排列。此滯后和鐵電電容的一種應用是用于計算機應用中的存儲。其它應用使用存儲、壓電性和熱電性的組合性質來制造現(xiàn)代社會中一些最有用的技術裝置。鐵電電容器被用于醫(yī)學超聲波機器(電容器產生，然后聽到用于將身體的內部器官成像的超聲波“咻咻聲(ping) ”)、高質量紅外線照相機(紅外線圖像被投射在能夠檢測小至百萬分之一攝氏度的鐵電電容器的二維陣列上)、火焰?zhèn)鞲衅?、聲納、振動傳感器，以及甚至柴油機上的燃料噴射器。工程師利用鐵電材料的高介電常數(shù)將大數(shù)值的電荷集中到小的體積中，從而產生非常小的表面安裝電容器。在沒有表面安裝電容器所允許的空間節(jié)約的情況下，緊湊的膝上型計算機和蜂窩式電話將完全不可能。形成因特網的中樞的電光調制器由鐵電材料制成。顯然，現(xiàn)有技術中存在的需要是更有效地和有效率地發(fā)電。特別需要以可以給便攜式電裝置供電的方式發(fā)電。以下公開的方法、設備和構造提供了電力生產以及在需要時便攜式的這種電力的生產。發(fā)明簡述本發(fā)明涉及利用例如核磁自旋(匪SG)和剩余極化發(fā)電(RPEG)的現(xiàn)象發(fā)電的方法、設備和構造。這種性質的發(fā)電機被觀察到重復并可靠地充電，并且提供一致的電輸出。這種發(fā)電機可以大規(guī)模地使用，以產生大量通過配電網分配的電力。它們還可以非常小規(guī)模地使用，例如用于便攜式電裝置例如膝上型計算機和蜂窩式電話的電源。這種發(fā)電機還可以更小規(guī)模地使用，以對電路內單獨的電路部件供電。因而，應理解，本文中公開的發(fā)電機可以根據需要的應用而被調節(jié)。應理解，在磁場中的運動電子是發(fā)電機。這是發(fā)電機的常規(guī)定義。本發(fā)明提供了用于從兩種備選的來源發(fā)電的設備、構造和方法。如上所述，第一種利用核磁自旋(NMSG)，即許多元 素的一種天然性質來發(fā)電。如果匪S導致大的自旋角動量，則由于從核發(fā)出的正庫侖力，外部軌道中的電子被誘導而以振動的方式移動。本發(fā)明范圍內的發(fā)電機自發(fā)并連續(xù)地產生來自元素的匪S的電荷。產生電能的第二方法與第一方法相當類似，但是利用被約束在先前已知通過壓電效應來發(fā)電的鐵電晶體例如鈦酸錯鉛(Lead Zirconium Titanate)中的外部電子。在以下所述的情形中，此材料自發(fā)并連續(xù)地產生電壓以及少量的電流。本發(fā)明的兩個實施方案主要是界面或面積裝置。這意味著可以在具有大面積的薄層中更有效率地產生電力。第一方法利用在光譜學和成像領域中已經成功地使用了幾十年的上述核磁自旋性質。核磁共振(NMR)是最初用于利用氫核的自旋測定有機分子結構的光譜技術。后來，此技術被用于利用氧和硅的同位素、017、19F、23N、31P和Si29的自旋來測定無機材料例如無定形和結晶固體的結構和特殊取向。后來，NMR光譜技術擴展到成像的領域，例如在現(xiàn)在熟悉的磁共振成像MRI中。在一個實施方案中，利用匪S的發(fā)電機使用彼此接觸的兩種材料的組合。盡管第一材料可以潛在地是多種元素，但是通常適宜的是該材料具有下列性質a)高的核磁自旋或大的偶極距山)大的電四極距，這意味著核具有大的非球形形狀；c)高程度的天然豐度；d)對于商業(yè)應用，同位素應當不是放射性的，但是對于空間基或軍事應用，對放射性的限制可以放松；e)描述與同位素相關的旋進速率的固有頻率或拉莫爾頻率；f)偶極距、四極距和拉莫爾頻率的組合引起與同位素的外部電子的庫侖相互作用。這些外部電子將響應核的非球形形狀而運動。這些外部電子的運動越大，對第二材料鐵電體的電影響將越大。與壓電材料響應機械運動產生電荷很類似，第二材料響應核磁材料的運動頻率。通常，這些材料具有用于電荷存儲的高的介電常數(shù)。此材料選擇需要高壓電常數(shù)。核磁材料以拉莫爾頻率旋進需要磁場。旋進的頻率依賴于磁場的強度。在磁場中的核磁材料和鐵電體兩者的組合要求此類型的裝置通過兩種材料的接觸面積擴大。兩種材料之間的接觸面積越大，可以在裝置的界面產生越多的電力。還可以提供被認為根據RPEG原理運行的裝置。剩余鐵電發(fā)電機的效率可以概括如下。極化的鐵電晶體可以通過下列方法得到首先，將材料加熱到高于T。的溫度，然后，施加充分大(大于矯頑力)的外部電場并且將鐵電材料冷卻到低于T。的溫度。在消除電場并且將材料冷卻到室溫時,最大極化實現(xiàn)。隨著時間的過去,該極化根據材料的穩(wěn)定性而可能衰減或可能不衰減。此產生的極化被稱為“剩余極化”。參見剩余極化強度圖的圖8。在一些情況下，剩余極化強度可以保持與自發(fā)極化強度相同。為了剩余極化發(fā)電機的最大輸出，適宜的是使用具有高的、穩(wěn)定的、可預測的剩余極化強度的材料。這通過將穩(wěn)定的鐵電疇保持在電極之間而得以實現(xiàn)。在此情況下，每一個層的厚度可以明顯變化。這歸因于可以更有效率地三維分布的鐵電疇矢量的排列，而非在核磁自旋發(fā)電機的界面發(fā)生的相互作用。RPEG和鐵電體存儲之間的一個顯著區(qū)別是鐵電疇的必要轉換。為了快速轉換以及> IO6個的多次循環(huán)的穩(wěn)定性，大多數(shù)的存儲材料被最優(yōu)化。電子裝置可能遇到剩余極化強度相對于溫度極限的穩(wěn)定性。其它的重要變量包括鐵電晶體的生長取向以及該材料是鐵電的，還是反鐵電的。反鐵電狀態(tài)被定義為其中晶體中的離子譜線自發(fā)極化，但是相鄰的譜線在反向平行方向上極化的狀態(tài)。在簡單的立方晶格中，反鐵電狀態(tài)可能比鐵電狀態(tài)更穩(wěn)定。對于第一級和第二級躍遷，研究了高于和低于反鐵電居里點的介電常數(shù)。在任一種情況下，介電常數(shù)不需要非常高；但是如果躍遷是第二級，則ε連續(xù)跨過居里點。反鐵電狀態(tài)不是壓電的。在居里點附近的熱異常具有與鐵電體中相同的屬性和大小。與反鐵磁性中的相應情形 不同，如在鈦酸鍶中發(fā)現(xiàn)的C/(T+ Θ )形式的磁化率變化并不表示反鐵電性。鐵電材料的選擇可以來自兩類材料，所述兩類材料的更普通位移(displacive)類型BaTiO3是原型的。在別處描述了離子的位移運動的大小。以及有序-無序類型，其中極性分子排列以產生大的偶極距，例如聚合物如聚偏二氟乙烯。盡管兩類發(fā)電機之間存在相異之處，但是也存在一些可以提高兩類裝置的效率的類似之處。在發(fā)電循環(huán)中，通過提供連續(xù)的電子供應，可以增強電荷的供應。已知接地是一種電子供給。為了輸送電流，兩種裝置還依賴于電極。有時，如實施例中所示，活性元件(active element)也可以作為電極。高表面積電極的使用將增強裝置的運行。之前,碳和氧化釕已經被用于制造電容器，以增加存儲電荷或減小裝置的尺寸。更有效率的電極可以選自根據極性提供η-型或P-型性能的那些。在本發(fā)明范圍內的發(fā)電機可以使用許多已知的技術制造。這些可以包括3個獨立的分組，即薄膜制造法；厚膜制造法；和膨體加工(bulk processing)。薄膜法可以包括但不限于CVD、M0CVD、離子輔助濺射、激光燒蝕、MBE和旋涂液(spin-on liquid)。厚膜法可以包括但不限于絲網印刷、帶式流延(tape casting)和聚合涂層。膨體加工可以包括但不限于壓制和熱壓。應理解，在本發(fā)明范圍內的發(fā)電機可以用于提供足以將電池和電容器“涓流充電”的恒定電流，所述電池和電容器對多種電子裝置例如蜂窩式電話、PDA、筆記本電腦、GPS裝置、便攜式音樂播放器、手電筒、遠程控制裝置、無線電和通信裝置等供電。其它的發(fā)電機可以對分立電路板芯片和醫(yī)療應用例如用于起搏器的醫(yī)療植入物和用于疼痛處理的電刺激供電。在本發(fā)明范圍內的發(fā)電機可以以足夠的規(guī)模制造，以對遠程場所、家庭、商店、汽車、船舶等提供獨立的發(fā)電。軍事應用可以包括用于衛(wèi)星、航天探測器和戰(zhàn)場應用的發(fā)電機。本公開的這些和其它特征和優(yōu)點可以被結合到發(fā)電裝置、方法和構造中，并且從隨后的描述和后附權利要求將變得更完全明顯，或可以通過本公開的實踐和實施而被獲悉。如上所述，本公開不需要將本文中所述的全部的特征都結合到各個實施方案中，也不需要使用某些特征而排除其它特征。在本發(fā)明范圍內的發(fā)電裝置、構造和方法可以包括本文中所述的特征的一個或多個的組合。附圖簡述為了可以容易地理解本公開的上述以及其它的特征和優(yōu)點，以下參考附圖提供更具體的描述。這些附圖僅描述根據本公開的血管通路裝置(vascular access device)的示例性實施方案，并且因此不應當被認為是對本公開的范圍的限制。圖I是測量的偶數(shù)-N、奇數(shù)-Z核和奇數(shù)-N和偶數(shù)-Z核的磁偶極距的圖。圖2是左側所示的具有偶數(shù)-N和奇數(shù)-Z的核和右側所示的具有奇數(shù)-N和偶數(shù)Z的核的圖示。圖3是振動核的幾何形狀的圖示。 圖4是具有排列的偶極子的鐵電材料的圖示。圖5是在本發(fā)明范圍內的發(fā)電機的圖示。圖6是在本發(fā)明的范圍內使用多個材料層的發(fā)電機的圖示。圖7是示出滯后回線的總體形狀的圖。圖8是示出剩余極化強度的圖。圖9a和9b是在本發(fā)明范圍內的發(fā)電機的圖示。

圖10是在本發(fā)明范圍內的大面積/多疊層發(fā)電機的圖示。發(fā)明詳述將容易理解的是，可以以多種不同構造的形式安置和設計在本文中概述并且在附圖中示出的本公開的部件。因而，如在附圖中表示的下列更詳細的描述不意在限制本公開的范圍，而僅是部件的示例性組合的代表。如上所討論的，本發(fā)明的一個方面是通過應用匪S制造發(fā)電裝置。如在圖I中所闡述的，可以通過奇數(shù)和偶數(shù)標記定義核的自旋。圖I中的上圖顯示了測量的偶數(shù)-N、奇數(shù)-Z核的磁偶極距。Z是原子序數(shù)，并且N是原子或同位素中的中子的數(shù)量。如果奇數(shù)質子的自旋和軌道角動量彼此平行，則上施密特線是預測值。如果奇數(shù)質子的自旋和軌道角動量彼此反向平行，則下施密特線是預測值。下圖顯示了測量的奇數(shù)-N、偶數(shù)-Z核的磁偶極距。自旋>I的核還具有連接到自旋軸的電四極距，并且在它們處于電場梯度中時引起能量項，尤其是由價電子得到的那些。對于核，電偶極距為零，并且除電荷本身以外的主要電項是電四極距。這可以被認作是描述核的非球形形狀。自旋軸必須是圓柱對稱性的軸，但是核可以沿極軸拉長，在此情況下，該四極距是正的。相反，當距為負時，一些核在極點變平，具有拉長的赤道軸。參見這兩種幾何形狀的圖示的圖2。方程Q= Pr2(3cos29 -I)cU的積分，是四極距Q的定義，P是單位體積的電荷密度，r是體積元CU離原點的距離，并且Θ是矢徑和自旋量子化軸之間的角。Q具有長度平方的因次(dimension)。核四極距與其所處的電場E的梯度相互作用。這些梯度是電勢V的二階導數(shù)。這些量通常由具有表示方向的適合下標的q表示。將z方向作為最大場梯度。這是增加電荷產生效率的問題。在與奇數(shù)值相比時，偶數(shù)自旋數(shù)具有更大的值。如下面在圖2中所示，可以模擬偶數(shù)表示。在圖2的左邊顯示了具有偶數(shù)-N和奇數(shù)-Z的核，并且在右邊顯示了具有奇數(shù)-N和偶數(shù)-Z的核。
由圖2可以看出，核磁自旋是核的非球形幾何形狀的量度。自旋值越大，核越為非球形。具有最大角動量的核源于右手圖中所示的性質，即具有奇數(shù)-N和偶數(shù)-Z的核。為了利用最大的角動量并且將該運動轉換為振動電子，必須考慮核振動對電子的影響。圖3顯示了振動核的幾何形狀。對于磁場中的磁偶極距，系統(tǒng)無法使取向的勢能ΛΕ消散。因此，磁偶極距不能使其本身與磁場排列。反而，磁偶極距將圍繞B場軸旋進。該旋進運動是轉矩(T)作用于偶極子的結果。以下方程給出了關于B的μ I的旋進角頻率的大小。
權利要求
1.一種發(fā)電機，其包括 極化的鐵電結晶材料，所述極化的鐵電結晶材料具有歸因于所述極化的鐵電結晶材料內的偶極子排列的剩余極化，排列的偶極子限定所述極化的鐵電結晶材料內的電偶極距，并且所述電偶極距跨過所述極化的鐵電結晶材料的相反側施加電荷差， 其中所述不同尋常的電荷差的存在歸因于所述電偶極距而非所述極化的鐵電結晶材料外部的任何來源，并且所述極化的鐵電結晶材料的矯頑力足夠大，從而防止所述發(fā)電機運行過程中所述偶極子的排列的大的變化；和 第一和第二電接觸，所述第一和第二電接觸分別被設置在所述極化的鐵電結晶材料的相反側上。
2.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中所述電接觸是金屬材料。
3.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中一個電接觸是高功函材料，并且另一個電接觸是低功函材料。
4.根據權利要求3所述的發(fā)電機，其中所述高功函材料包含選自鉭、金、鉬、銀和鋁的材料。
5.根據權利要求3所述的發(fā)電機，其中所述低功函材料包含選自堿金屬和稀土金屬的材料。
6.根據權利要求I所述的發(fā)電機，所述發(fā)電機還包括具有高剩余極化的極化的鐵電結晶材料的多層，極化的鐵電結晶材料的每一層被安置在一對電接觸的兩個接觸之間。
7.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中一個電接觸表現(xiàn)出P-型性能。
8.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中一個電接觸表現(xiàn)出η-型性能。
9.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中所述極化的鐵電結晶材料是位移型鐵電材料。
10.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中所述極化的鐵電結晶材料是有序-無序型鐵電材料。
11.根據權利要求I所述的發(fā)電機，所述發(fā)電機還包括鄰近所述極化的鐵電結晶材料設置的磁性材料的層。
12.根據權利要求11所述的發(fā)電機，其中所述磁性材料的層起到產生磁場的作用，所述磁場具有取向和被調諧以將電能的產生最優(yōu)化的強度。
13.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機是薄膜裝置。
14.根據權利要求I所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機可以被操作為基本上連續(xù)地產生電流，只要存在所述不同尋常的電荷差即可。
15.一種制造發(fā)電裝置的方法，所述方法包括 通過進行下列各項而將鐵電結晶材料極化 將所述鐵電結晶材料加熱到高于臨界溫度Τ。的溫度； 施加大于所述鐵電結晶材料的矯頑力的外部電場；和 將所述鐵電結晶材料冷卻到低于所述臨界溫度Τ。的溫度以制備極化的鐵電結晶材料，其中所述極化的鐵電結晶材料包含歸因于所述極化的鐵電結晶材料內的偶極子排列的高剩余極化，排列的偶極子限定所述極化的鐵電結晶材料內的電偶極距，并且所述電偶極距跨過所述極化的鐵電結晶材料的相反側施加電荷差， 其中所述不同尋常的電荷差的存在歸因于所述凈的電偶極距而非所述極化的鐵電結晶材料外部的任何來源，并且所述極化的鐵電結晶材料的矯頑力足夠大，從而防止所述發(fā)電機運行過程中所述偶極子的排列的大的變化； 分別在所述極化的鐵電結晶材料的相反側上設置第一和第二電接觸；和 在另外的分別的電接觸對之間設置具有高剩余極化的極化的鐵電結晶材料的另外層。
16.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括鄰近所述極化的鐵電結晶材料的層放置磁性材料的層。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述磁性材料的層起到產生磁場的作用，所述磁場具有取向和被調諧以將電能的產生最優(yōu)化的強度。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述極化的鐵電結晶材料是位移型鐵電材料。
19.根據權利要求15所述的發(fā)電機，其中所述極化的鐵電結晶材料是有序-無序型鐵電材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于發(fā)電的方法、構造和設備。電力通過機理核磁自旋和剩余極化發(fā)電而產生。所述設備可以包括與極化的鐵電材料結合的具有高核磁自旋或高剩余極化強度的材料。所述設備還可以包括一對電接觸，所述一對電接觸被設置在所述極化的鐵電材料和所述高核磁自旋或高剩余極化強度材料的相反側上。此外，可以對所述高核磁自旋材料施加磁場。
文檔編號H02N11/00GK102843073SQ20121031047
公開日2012年12月26日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權日2006年9月26日
發(fā)明者羅伯特·H·伯格納二世, 加里·M·倫隆德 申請人:維洛斯工業(yè)有限責任公司