[發(fā)明專(zhuān)利]具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711250547.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108075684A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李會(huì)雨;候旭;王杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02N2/18
• 分類(lèi)號(hào): H02N2/18
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置及其方法。它包括第一夾具、充電電池組、第一壓電俘能器、第二壓電俘能器、第二夾具；第一壓電俘能器與第二壓電俘能器通過(guò)膠水粘接，第一夾具、第一壓電俘能器、第二壓電俘能器、第二夾具依次排列，并通過(guò)螺栓螺母連接，充電電池組與第一夾具通過(guò)螺釘連接。該壓電俘能器同時(shí)具有形狀記憶效應(yīng)和壓電效應(yīng)，在工作狀態(tài)時(shí)展開(kāi)為懸臂梁結(jié)構(gòu)，將外界的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)起來(lái)，在不工作狀態(tài)時(shí)折疊為緊湊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠滿(mǎn)足飛行器等對(duì)空間具有限制的應(yīng)用場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)能量采集裝置，尤其涉及一種具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置及其方法。

背景技術(shù)

振動(dòng)能量采集裝置可以將自然界中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，能夠取代電源，供傳感器等微型電子產(chǎn)品進(jìn)行工作，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

振動(dòng)能量采集裝置大多數(shù)基于壓電效應(yīng)。常用的壓電材料包括壓電陶瓷、壓電聚合物等，如PZT、PVDF等，這些材料均需要高壓電場(chǎng)極化才能具備壓電效應(yīng)。此類(lèi)壓電能量采集裝置結(jié)構(gòu)固定，對(duì)工作空間有要求。并且壓電聚合物PVDF的工作溫度范圍較窄。近年來(lái)出現(xiàn)的聚左旋乳酸材料，生物相容性好，具有可降解的特點(diǎn)。該材料無(wú)需高壓電場(chǎng)極化，僅通過(guò)單軸拉伸即可具備壓電性能，在經(jīng)過(guò)140℃退火后，仍然保持壓電性能。同時(shí)聚左旋乳酸材料具備形狀記憶功能，其形狀可以任意改變。

本發(fā)明提供的具有形狀記憶功能的壓電俘能器適用于一些對(duì)空間有限制的場(chǎng)合，在非工作狀態(tài)時(shí)可以收起成為緊湊結(jié)構(gòu)，能夠擴(kuò)大壓電俘能器的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置及其方法。

具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置，其特征在于包括第一夾具、充電電池組、第一壓電俘能器、第二壓電俘能器、第二夾具；第一壓電俘能器與第二壓電俘能器通過(guò)膠水粘接，第一夾具、第一壓電俘能器、第二壓電俘能器、第二夾具從上到下依次疊加排列，并通過(guò)連接件固定連接，充電電池組與第一夾具通過(guò)固定件連接。

本發(fā)明還可以采用如下優(yōu)選方案：

所述的第一壓電俘虜能器和第二壓電俘能器采用聚左旋乳酸材料制作。所述的第一壓電俘虜能器和第二壓電俘能器均工作于d₁₄壓電模式。所述的第一壓電俘虜能器和第二壓電俘能器處于并聯(lián)模式，即第一壓電俘能器的上表面電極和第二壓電俘能器的下表面電極相連，第一壓電俘能器的下表面電極和第二壓電俘能器的上表面電極相連。所述的連接件為螺栓螺母, 所述固定件為螺釘。

基于上述具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置的壓電能量采集方法是：該壓電俘能器同時(shí)利用了聚左旋乳酸的形狀記憶性能和壓電性能，第一壓電俘能器和第二壓電俘能器俘能器的初始形狀為懸臂梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓電俘能器處于非工作狀態(tài)時(shí)，將第一壓電俘能器和第二壓電俘能器4加熱到70℃，利用其形狀記憶性能將第一壓電俘能器和第二壓電俘能器折疊為緊湊結(jié)構(gòu)，然后降低溫度，壓電俘能器就能保持在緊湊結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓電俘能器處于工作狀態(tài)時(shí)，將第一壓電俘能器和第二壓電俘能器再次加熱到70℃，壓電俘能器重新展開(kāi)為懸臂梁結(jié)構(gòu)，然后將溫度降低，壓電俘能器能夠保持懸臂梁結(jié)構(gòu)并進(jìn)行能量采集，使用時(shí)將第一夾具和第二夾具通過(guò)螺釘固定在振動(dòng)物體上，壓電俘能器將隨物體一起振動(dòng)，根據(jù)正壓電效應(yīng)將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存充電電池組中，即完成壓電能量采集過(guò)程。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果

1)該壓電俘能器具有形狀記憶功能，結(jié)構(gòu)可變，在折疊狀態(tài)時(shí)所占空間可以減少50％。

2)該壓電俘能器的工作范圍寬，能夠耐140℃高溫。

3)該壓電俘能器的生物相容性好、可降解。

附圖說(shuō)明

圖1為具有形狀記憶功能的壓電俘能器裝置結(jié)構(gòu)示意圖；