[發(fā)明專利]可重構(gòu)汽車振動能能量包及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010072136.9
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111277166B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇元捷;姚明亮;謝光忠;潘虹;陳春旭;龔祺琛;李炳宇;黎威志;太惠玲;杜曉松;蔣亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02N2/18
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：從上到下依次為鐵塊(8)、上襯底(11)、上金屬電極(21)、負性摩擦材料層(3)、鐵電材料層(4)、正性摩擦材料層(5)、下金屬電極(22)、下襯底(12)，所述負性摩擦材料層(3)、鐵電材料層(4)、正性摩擦材料層(5)從上到下堆疊在一起構(gòu)成鐵電摩擦電耦合功能薄膜，負性摩擦材料層(3)上表面和上金屬電極(21)之間設(shè)有彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)，正性摩擦材料層(5)下表面和下金屬電極(22)之間設(shè)有彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)，上金屬電極(21)、下金屬電極(22)均通過引線(7)接地，上、下金屬電極用于摩擦起電和導(dǎo)電輸出；負性摩擦材料層(3)材料的得電子能力強于正性摩擦材料層(5)材料的得電子能力，金屬電極的得電子能力在這兩種材料之間；

所述可重構(gòu)汽車振動能能量包的制備方法包括以下步驟：

①柔性襯底經(jīng)化學(xué)試劑清洗并干燥；

②使用物理氣相沉積在柔性襯底上沉積金屬導(dǎo)電電極，并通過引線引出接地；

③采用流延法制備鐵電薄膜；

④采用熱壓印在鐵電薄膜正反兩面分別貼附負性摩擦材料層(3)和正性摩擦材料層(5)；負性摩擦材料層(3)材料的得電子能力強于正性摩擦材料層(5)材料的得電子能力，而金屬電極的得電子能力在這兩種材料之間，因此在與金屬電極接觸分離的過程中，負性摩擦材料層(3)表面帶上負電荷，而正性摩擦材料層(5)表面帶上正電荷；

⑤將彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)連接在負性摩擦材料層(3)上表面和上金屬電極(21)之間，將彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)連接在正性摩擦材料層(5)下表面和下金屬電極(22)之間，調(diào)節(jié)彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)的高度切換能量包的能量收集及能量存儲兩個功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：負性摩擦材料層(3)為鐵氟龍或聚氟乙烯或聚氯乙烯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：正性摩擦材料層(5)為尼龍、或聚氨酯、或氟化鎂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：鐵電材料層(4)材料選自鈦酸鋇、磷酸二氫鉀、鈦酸鍶鋇、鈮酸鉀鈉其中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：上金屬電極(21)、下金屬電極(22)采用鋁或金制備。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：鐵電材料層(4)為厚度為100nm～200nm的薄膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：上金屬電極(21)、下金屬電極(22)厚度范圍為30-70微米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包，其特征在于：上金屬電極(21)、下金屬電極(22)為單電極結(jié)構(gòu)。

9.權(quán)利要求1至8任意一項所述的一種可重構(gòu)汽車振動能能量包的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

①柔性襯底經(jīng)化學(xué)試劑清洗并干燥；

②使用物理氣相沉積在柔性襯底上沉積金屬導(dǎo)電電極，并通過引線引出接地；

③采用流延法制備鐵電薄膜；

④采用熱壓印在鐵電薄膜正反兩面分別貼附負性摩擦材料層(3)和正性摩擦材料層(5)；負性摩擦材料層(3)材料的得電子能力強于正性摩擦材料層(5)材料的得電子能力，而金屬電極的得電子能力在這兩種材料之間，因此在與金屬電極接觸分離的過程中，負性摩擦材料層(3)表面帶上負電荷，而正性摩擦材料層(5)表面帶上正電荷；

⑤將彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)連接在負性摩擦材料層(3)上表面和上金屬電極(21)之間，將彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)連接在正性摩擦材料層(5)下表面和下金屬電極(22)之間，調(diào)節(jié)彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)的高度切換能量包的能量收集及能量存儲兩個功能。

10.利用權(quán)利要求1至8任意一項所述可重構(gòu)汽車振動能能量包進行機械振動能收集-存儲的方法，其特征在于：負性摩擦材料層(3)、鐵電材料層(4)、正性摩擦材料層(5)構(gòu)成介電層-鐵電層-介電層的三明治結(jié)構(gòu)，當調(diào)節(jié)彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)使其與兩個金屬電極分離的時候，構(gòu)成了能量收集單元用于收集機械振動能；當調(diào)節(jié)彈性支撐結(jié)構(gòu)(6)使兩層金屬電極與所述三明治結(jié)構(gòu)壓緊重疊時，構(gòu)成了平板電容器，存儲在兩個摩擦材料層上的摩擦極化電荷，這樣，該能量包通過結(jié)構(gòu)上的重構(gòu)分別實現(xiàn)能量收集和能量存儲這兩種功能。