一種機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種發(fā)電裝置，尤其是涉及一種機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能量采集，也稱(chēng)為能量俘獲，是指將周?chē)h(huán)境能量捕獲并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。而通過(guò)能量采集器(亦稱(chēng)為微能量發(fā)電機(jī))獲得的電能通常作為低功耗器件的能源以實(shí)現(xiàn)器件的自驅(qū)動(dòng)。雖然，目前仍舊可以利用傳統(tǒng)的電池來(lái)給電子器件提供電能，但是當(dāng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大或安置在偏遠(yuǎn)和環(huán)境惡劣地區(qū)，或器件植入生物和建筑物體內(nèi)，這樣以來(lái)，電池的更換將成為高成本甚至不可能完成的工作。因此，低功耗器件的自驅(qū)動(dòng)成為當(dāng)下亟待解決的問(wèn)題之一。而從環(huán)境中收集能量的微能量發(fā)電機(jī)為自驅(qū)動(dòng)器件提供了一個(gè)可能的綠色電源解決方案。此外，通過(guò)采集動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)換成電能，進(jìn)而為野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)傳感器提供能源，而采集到的人體運(yùn)動(dòng)能可為可穿戴式電子設(shè)備提供能源。從原理上講，微能量發(fā)電機(jī)與宏觀能源發(fā)電機(jī)(例如水利發(fā)電機(jī))沒(méi)有區(qū)別，但是微能量發(fā)電機(jī)特指能夠收集傳統(tǒng)廢棄的能源(例如人體運(yùn)動(dòng)能、環(huán)境振動(dòng)能、噪聲等等)，產(chǎn)生微瓦至毫瓦量級(jí)電能的
目.ο
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，輸出功率大的機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]—種機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的上電極板、下電極板以及設(shè)置在上電極板與下電極板之間的至少一層能量采集轉(zhuǎn)換單元，所述的上電極板與下電極板的外表面上還分別設(shè)有上封裝樹(shù)脂膜及下封裝樹(shù)脂膜，其中，所述的能量采集轉(zhuǎn)換單元包括具有凹凸褶皺結(jié)構(gòu)的高分子膜以及鋪覆在高分子膜一面上的導(dǎo)電層，所述的高分子膜未鋪覆導(dǎo)電層的自由面沉積有電荷層。
[0006]所述的能量采集轉(zhuǎn)換單元的層數(shù)22時(shí)，相鄰兩能量采集轉(zhuǎn)換單元之間還設(shè)有中間電極板。
[0007]所述的電荷層的面密度為0.1-1.0mC/m2o
[0008]所述的高分子膜為聚丙烯膜、聚碳酸脂膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、氟化乙丙烯共聚物膜或聚四氟乙烯膜中的一種。
[0009]所述的導(dǎo)電層為金屬導(dǎo)電層、金屬合金導(dǎo)電層或有機(jī)導(dǎo)電層中的一種。
[0010]所述的金屬導(dǎo)電層為金屬鋁層、金屬銅層或金屬銀層中的一種。
[0011]所述的有機(jī)導(dǎo)電層為碳納米管層或石墨烯層。
[0012]所述的能量采集轉(zhuǎn)換單元的層數(shù)22時(shí)，各能量采集轉(zhuǎn)換單元中的高分子膜的自由面上沉積的電荷層極性相同。[0013 ]所述的上電極板、下電極板及中間電極板為鋁電極板或銅電極板中的一種。
[0014]本實(shí)用新型中，所述的高分子膜采用吹塑、流延、吸塑或模壓等工藝制備而成;所述的高分子膜的自由面在沉積電荷時(shí)，可采用電暈極化法、接觸充電法、離子注入法或電子束注入法來(lái)完成。
[0015]采用本實(shí)用新型微能源發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換，可應(yīng)用于智能服裝、環(huán)境振動(dòng)能量采集器、生物動(dòng)能能量采集器、聲電傳感器、機(jī)器人肌膚、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，還可以安裝在機(jī)器、高速公路、座椅、地板、建筑物等的體表或體內(nèi)收集振動(dòng)能，也可用于海浪發(fā)電，亦可穿戴于生物體用于生物運(yùn)動(dòng)能量的收集。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn):
[0017]I)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制備成本低，裝置具有優(yōu)異的機(jī)電耦合性能；
[0018]2)整體厚度較小，設(shè)計(jì)靈活性好，可根據(jù)不同的工況條件進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使用范圍廣，可以應(yīng)用于智能服裝、環(huán)境振動(dòng)能量采集器、生物動(dòng)能能量采集器、聲電傳感器、機(jī)器人肌膚、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域；
[0019]3)本實(shí)用新型微能源發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)⒘畠r(jià)的原材料轉(zhuǎn)變成具有高附加值的機(jī)電換能材料。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為實(shí)施例1微能源發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為實(shí)施例2微能源發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]I 一上封裝樹(shù)脂膜、2—上電極板、3—電荷層、4 一尚分子膜、5—導(dǎo)電層、6—下電極板、7—下封裝樹(shù)脂膜、8—中間電極板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]如圖1所示，一種機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的上電極板2、下電極板6以及設(shè)置在上電極板2與下電極板6之間的一層能量采集轉(zhuǎn)換單元，上電極板2與下電極板6的外表面上還分別設(shè)有上封裝樹(shù)脂膜I及下封裝樹(shù)脂膜7，其中，能量采集轉(zhuǎn)換單元包括具有凹凸褶皺結(jié)構(gòu)的高分子膜4以及鋪覆在高分子膜4 一面上的導(dǎo)電層5，高分子膜4未鋪覆導(dǎo)電層5的自由面沉積有電荷層3。
[0027]本實(shí)施例中，電荷層3的面密度為0.lmC/m2，高分子膜4為聚丙烯膜，導(dǎo)電層5為金屬鋁層，上電極板2與下電極板6均為鋁電極板。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]如圖2所示，一種機(jī)電耦合微能源發(fā)電裝置，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的上電極板2、下電極板6以及設(shè)置在上電極板2與下電極板6之間的至兩層能量采集轉(zhuǎn)換單元，兩能量采集轉(zhuǎn)換單元還設(shè)有中間電極板8，上電極板2與下電極板6的外表面上還分別設(shè)有上封裝樹(shù)脂膜I及下封裝樹(shù)脂膜7，其中，能量采集轉(zhuǎn)換單元包括具有凹凸褶皺結(jié)構(gòu)的高分子膜4以及鋪覆在高分子膜4一面上的導(dǎo)電層5，高分子膜4未鋪覆導(dǎo)電層5的自由面沉積有電荷層3。
[0030]本實(shí)施例中，兩能量采集轉(zhuǎn)換單元中的高分子膜4的自由面上沉積的電荷層3極性相同，電荷層3的面密度為1.0mC/m2，高分子膜4為聚碳酸脂膜，導(dǎo)電層5為金屬銅層，上電極板2與下電極板6均為銅電極板。
[0031]實(shí)施例3:
[0032](I)首先用模壓方法在100°C和2MPa壓力下，將聚丙烯制成有表面凸起的高分子膜4，該高分子膜4的厚度為0.02mm，凸起部分高度為0.5mm; (2)用真空蒸鍍方法在高分子膜4的一面覆蓋10nm厚的導(dǎo)電層5(為金屬鋁層)；(3)裁剪直徑為20mm的圓形膜片