[實用新型]一種基于有機壓電材料的發電路面

有效

• 申請號: 201420043928.3
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN203716020U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 王朝輝;高志偉;郭滕滕;李彥偉;趙永禎;劉志勝;石鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01C7/18
• 分類號: E01C7/18;H02N2/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型屬于道路工程領域，具體涉及一種基于有機壓電材料的發電路面。

背景技術

隨著我國道路系統建設日益完善，新型能源儉約型道路的研究開發將逐漸嶄露頭角。上個世紀末期，許多材料研究者發現了壓電材料，對壓電材料給與一定的應力，材料將產生電能。道路工程從開放交通到完全破壞，路面將承受幾十萬次甚至幾百萬次的車輛荷載，若將此機械能通過壓電材料轉化為電能，將會帶來無限的經濟與社會效益。

因此如何將行車荷載在路面內產生的機械能轉化為電能并有效的收集，成為人們研究的重點。目前，國內外已針對路面內機械能量的收集已經取得了一些突破性的研究成果，但是國內外對于發電路面系統的應用實例較少，發電路面系統的設計、應用、優化等技術仍處于起步階段，尚存在一些問題，比如現有關于路面機械能收集的主要形式是在瀝青混凝土內設置壓電能量換能器，在道路修筑時，把這些壓電換能器直接用于路面內，將很大程度的干擾施工的流暢性，嚴重的影響機械化施工的開展；若把這些壓電換能器以開挖的形式埋入路面內部，將對路面造成不同程度的損害，影響道路的使用壽命。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于有機壓電材料的發電路面，該發電路面可以在不影響道路施工與道路使用壽命的情況下進行發電。

為達到上述目的，本實用新型所述的基于有機壓電材料的發電路面包括瀝青混凝土下面層、導電瀝青混凝土上面層、導電瀝青混凝土中面層、整流電路、蓄電池以及由壓電材料制作而成的粘層，導電瀝青混凝土上面層、導電瀝青混凝土中面層及瀝青混凝土下面層由上到下依次分布，導電瀝青混凝土中面層的上表面與導電瀝青混凝土上面層的下表面通過粘層相粘結，導電瀝青混凝土上面層及導電瀝青混凝土中面層內的兩條輪跡分布帶上均鋪設有金屬網電極，金屬網電極與蓄電池通過整流電路相連接。

所述粘層采用有機壓電材料PVDF制作而成。

所述金屬網電極內的網格寬為3～5mm，長為3～5mm。

所述粘層的厚度為1～5mm。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型所述的基于有機壓電材料的發電路面包括瀝青混凝土下面層、導電瀝青混凝土上面層、導電瀝青混凝土中面層、整流電路、蓄電池及由壓電材料制作而成的粘層，當行車經過導電瀝青混凝土上層面時，由壓電材料制作而成的粘層在壓力的作用下產生電荷，導電瀝青混凝土上面層內的金屬網電極及導電瀝青混凝土中面層內的金屬網電極收集粘層產生的電荷，并經整流電路整流后存儲到蓄電池中，從而實現路面的發電，通過不僅能夠實現對車輛荷載產生的機械能向電能的最大限度轉化，同時通過粘層增加路面各層之間的粘結性，從而有效的延長路面的使用壽命。

進一步，所述粘層采用有機壓電材料PVDF制作而成，具有良好的耐化學腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、耐候性、耐射線輻射性能，使用周期長，從而有效提高路面的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的主視圖。

其中，1為導電瀝青混凝土中面層、2為導電瀝青混凝土上面層、3為粘層、4為金屬網電極、5為整流電路、6為蓄電池、7為瀝青混凝土下面層。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述：

參考圖1及圖2，本實用新型所述的基于有機壓電材料的發電路面包括瀝青混凝土下面層7、導電瀝青混凝土上面層2、導電瀝青混凝土中面層1、整流電路5、蓄電池6以及由壓電材料制作而成的粘層3，導電瀝青混凝土上面層2、導電瀝青混凝土中面層1及瀝青混凝土下面層7由上到下依次分布，導電瀝青混凝土中面層1的上表面與導電瀝青混凝土上面層2的下表面通過粘層3相粘結，導電瀝青混凝土上面層2及導電瀝青混凝土中面層1內的兩條輪跡分布帶上均鋪設有金屬網電極4，金屬網電極4與蓄電池6通過整流電路5相連接，粘層3采用有機壓電材料PVDF制作而成，金屬網電極4內的網格寬為3～5mm，長為3～5mm，粘層3的厚度為1～5mm。

本實用新型的具體工作過程如下：

行車荷載經過導電瀝青混凝土上面層2時，行車荷載對粘層3產生壓力，粘層3在壓力的作用下發生極化并產生電荷，金屬網電極4對粘層3產生的電荷進行收集，再經整流電路5整流后輸入到蓄電池6中，從而實現路面的發電及電能的收集。

導電瀝青混凝土技術源自《中國公路學報》文獻“PAN基碳纖維導電瀝青混凝土的制備及性能”，有機壓電技術源自《北京理工大學學報》文獻“基于PVDF壓電片發電的特性研究”，下面層瀝青混凝土為道路領域常規配方的瀝青混凝土，其材料組成采用長安大學碩士學位論文《SBS摻量對改性瀝青混合料路用性能的影響》17頁中公開的級配與瀝青用量。