[發明專利]一種穿戴式能量采集器及PDMS-BT薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202011110772.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112311275A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 肖淵;呂曉來;馬麗萍;劉進超;楊鵬程
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02N1/06;H02N2/18;H02K35/02;C08L83/04;C08J5/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種穿戴式能量采集器，包括矩形腔體，腔體中部內側相對設置有至少兩個鍵槽，兩個鍵槽之間纏繞有電磁感應線圈，電磁感應線圈內設置有銣鐵硼磁鐵，電磁感應線圈通過腔體連接有整流電路c；腔體頂部和底部均設置有密封蓋，頂部的密封蓋內側垂直設置有PVDF薄膜，其上、下表面電極均連接有導線，通過密封蓋引出并連接有整流電路a；底部的密封蓋上設置有摩擦納米發電機。本發明還涉及PDMS?BT薄膜的制備方法，采用球磨儀將適量BT和PDMS充分混合；再將其涂覆在模具內，并放入烘箱進行固化處理后得到PDMS?BT薄膜。解決了現有的能量采集裝置結構復雜、制作成本高、不易攜帶，及現有的摩擦發電機電能輸出低的問題。

技術領域

本發明屬于能量采集技術領域，具體涉及一種穿戴式能量采集器，本發明還涉及PDMS-BT薄膜的制備方法。

背景技術

目前，智能可穿戴電子器件主要是采用電池進行供電，但是電池壽命有限，而且電池廢棄后會對環境產生一定的污染。人體具有充沛的能量，被認為是一種很有前景的能量來源，現有的能量采集裝置可以將人體運動產生的機械能轉化為電能。但是，常規的能量采集裝置往往存在結構復雜、制作成本高、不易攜帶等缺點；由純聚二甲基硅氧烷構成的摩擦發電機存在電學性能輸出較低問題。因此，迫切需要設計一種體積小、輕便的能量采集器，以采集人體日?；顒赢a生的機械能，并完成將機械能轉化為電能，從而持續性地給智能可穿戴產品供電。

發明內容

本發明的目的是提供一種穿戴式能量采集器，解決了現有技術中存在的能量采集裝置結構復雜、制作成本高、不易攜帶的問題。

本發明的另一目的是提供PDMS-BT薄膜的制備方法，解決了現有技術中存在的純聚二甲基硅氧烷構成的摩擦發電機電學性能輸出較低的問題。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種穿戴式能量采集器，包括矩形腔體，腔體中部內側相對設置有至少兩個鍵槽，兩個鍵槽之間纏繞有電磁感應線圈，電磁感應線圈內設置有銣鐵硼磁鐵，電磁感應線圈通過腔體連接有整流電路c；

腔體頂部和底部均設置有密封蓋，頂部的密封蓋內側垂直設置有PVDF薄膜，PVDF薄膜的上、下表面電極均連接有導線，通過密封蓋引出并連接有整流電路a；底部的密封蓋上設置有摩擦納米發電機。

本發明的特點還在于：

腔體和密封蓋材質均為尼龍或ABS塑料；腔體和密封蓋通過導電膠粘接。

銣鐵硼磁鐵的橫截面為矩形，銣鐵硼磁鐵與腔體相接觸；銣鐵硼磁鐵分別與PVDF薄膜和摩擦納米發電機之間設置有間隙。

PVDF薄膜為倒置拱形。

摩擦納米發電機包括橢圓環狀的PVC薄膜，PVC薄膜相對的兩個內側分別設置有摩擦上層和摩擦下層；

摩擦上層包括粘接的聚丙烯板a和第三電極，聚丙烯板a和PVC薄膜內側粘接；摩擦下層從上至下包括依次設置的PDMS-BT薄膜、第四電極和聚丙烯板b，第四電極、聚丙烯板b和PVC薄膜內側依次粘接；

第三電極和第四電極的導線通過矩形腔體連接有整流電路b。

第三電極、第四電極為鎳、銀電極；第三電極、第四電極的表面由1000目的砂紙打磨形成劃痕。

PDMS-BT薄膜中的鈦酸鋇的質量體積濃度是2.4wt％～7.2wt％，PDMS-BT薄膜的表面由1500目的砂紙打磨出多孔結構。

鍵槽為空格鍵狀，鍵槽本體均勻設置有至少8個線圈孔，線圈孔纏繞電磁感應線圈；鍵槽和腔體通過導電膠粘接。

本發明所采用的另一技術方案是PDMS-BT薄膜的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、稱取適量BT和PDMS；