[發明專利]一種路面微型壓電發電裝置

在審

• 申請號: 201811024742.2
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109067246A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 陳慶;司文彬
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;C08J9/40;C08L75/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于發電裝置的技術領域，提供了一種路面微型壓電發電裝置。所述路面微型壓電發電裝置由上蓋、下蓋、機電轉換單元、氣墊組成。所述機電轉換單元為金屬片，周圍為壓電陶瓷?聚氨酯海綿復合材料。所述壓電陶瓷?聚氨酯海綿復合材料是由聚氨酯海綿浸入納米壓電陶瓷粉末材料的分散膠液中，固化干燥而制得。與傳統方法相比，本發明的路面微型壓電發電裝置，利用聚氨酯海綿與壓電陶瓷材料制備得到的高彈性、高靈敏度的復合材料，在較小的壓應力作用下便可產生較大的應變，發電效果好，并且結構簡單，不易損壞，成本低，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于發電裝置的技術領域，提供了一種路面微型壓電發電裝置。

背景技術

能源是科技發展的關鍵。歷史上主要技術的發展都與新能源的利用或能源利用方法的改進有關。人類的一切活動都離不開能源，社會向前發展是以能源消費為前提的。隨著環境資源的枯竭，能量的回收再利用得到整個社會的重視。近年來我國公路里程和機動車保有量急速增加，道路在車輛荷載的頻繁作用下內部積存了大量的機械振動能。因此，開發出一種可將道路內部機械應變能轉化為電能的發電路面得到越來越多人的關注。

近幾十年來，利用壓電材料將環境中的機械能轉換為電能的研究越來越受人們的重視，國內外許多科學家對壓電材料的實驗研究，都已經證明壓電材料有著廣泛的用途，對壓電材料特性的研究和發電能力的研究與探討也已經獲得了實質性的效果，這些為實現壓電材料發電在實際中的應用打下了堅實的基礎。

目前，壓電發電的研究在美國，日本，荷蘭，西班牙等國家已經逐步深入，并取得了一系列的科研成果。如美國普林斯頓海洋動力技術公司開發一種利用海浪海流的壓力和應力使壓電高聚物發電裝置；日本科研人員研發一種發電地板，設置在東京繁華的涉谷火車站人行道上，當行人走過地板時地板就可以發電；此外，荷蘭鹿特丹市韋斯特加斯公園的舞池發電地板，人們跳舞的機械能轉化為電能，從而點亮安裝在地板表面的內置二極管。而國內壓電發電機的研究雖屢有突破，但實際生活中并沒有普遍應用，并且壓電發電效果不好等問題。所以，開發一種新型的壓電發電裝置至關重要。

目前國內外在發電裝置技術，尤其是路面壓電發電材料與裝置方面已取得了一定成效。其中甄逸康等人發明了一種用于瀝青路面的壓電發電裝置（中國發明專利申請號201621093372.4），包括整流電路、金屬頂板和設置在金屬頂板正下方的金屬底板，整流電路與金屬頂板和金屬底板分別連接，金屬頂板和金屬底板之間均布有多個壓電換能器，每個壓電換能器與金屬頂板和金屬底板分別連接。另外，陳文革等人發明了一種用于路面的壓電發電及儲能裝置（中國發明專利申請號201420857671.5），包括設置于路基上的緩沖層，緩沖層上設置有多個壓電片，多個壓電片之間通過導線混聯后與儲能裝置相連，壓電片上方設置有瀝青層；該用于路面的壓電發電及儲能裝置解決了現有的微小機械能量產生容易、但收集存儲并重新利用難的問題；其只需針對城市道路進行簡單的改造，將壓電裝置鋪設于路面內或直接用壓電材料作為路面組成部分，通過車輛行走時路面振動來發電，并將該電能存儲并在必要的時候利用。

可見，現有技術中的壓電發電裝置，普遍存在彈性較差、靈敏度低的缺陷，導致發電效果差，循環性能不佳，制約了壓電發電技術的發展應用。

發明內容

針對這種情況，我們提出一種路面微型壓電發電裝置，可有效提高對于較小壓應力的敏感度，具有較好的壓電發電效果。

為實現上述目的，本發明涉及的具體技術方案如下：

一種路面微型壓電發電裝置，所述路面微型壓電發電裝置由上蓋、下蓋、機電轉換單元、氣墊組成；所述機電轉換單元是一個金屬片，金屬片周圍是壓電陶瓷-聚氨酯海綿復合材料，機電轉換單元并電性連接一輸出端。

優選的，所述氣墊設置于微型壓電片下方，以提供微型壓電陶瓷-聚氨酯海綿形變空間。

本發明還提供了一種上述路面微型壓電發電裝置的壓電陶瓷-聚氨酯海綿復合材料的制備方法，制備過程為：