[發(fā)明專利]一種柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件及其制備和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211637575.5
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115623853B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 張妍;徐倩倩;張建勛;張斗;周科朝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H10N30/853
• 分類號: H10N30/853;H10N30/88;H10N30/30;H10N30/01;H10N30/084;H10N30/093;H02N2/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

1.一種用于制備低頻能量收集裝置的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，包括依次復合的第一導電膜、壓電陶瓷陣列層和第二導電膜；

所述的壓電陶瓷陣列層包括若干按陣列排列的壓電陶瓷柱，以及分散在各壓電陶瓷柱之間的封裝材料；

所述的壓電陶瓷柱具有沿高度方向的取向通孔，且其孔隙率為40~60%；各相鄰壓電陶瓷柱的間距為1~5mm；

壓電陶瓷柱的高度為2~6?mm；各壓電陶瓷柱的底面均和第一導電膜導電連接，頂面均和第二導電膜導電連接。

2.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱的材料為PZT。

3.如權利要求2所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱的材料為PZT-5A、PZT-5H、PZT-5J、PZT-2、PZT-4A、PZT-4D、PZT-4E、PZT-8、?PZT-5D、PZT-5X中的至少一種。

4.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱的橫截面為正方形、長方形、圓形或橢圓形。

5.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱的孔隙率為42~52%。

6.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱按正方形或長方形的陣列圖形進行排列。

7.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的相鄰壓電陶瓷柱的間距為2~2.5mm。

8.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的第一導電膜、第二導電膜的材料分別為ITO膜、鎳銅鍍銀導電布中的至少一種。

9.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，第一導電膜、第二導電膜分別設置有導線。

10.如權利要求1所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的封裝材料為絕緣材料。

11.如權利要求10所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件，其特征在于，所述的封裝材料為PDMS?Sylgard?184、PDMS?Sylgard?186、PDMS?MIX、Ecoflex?00-30、Ecoflex00-10、Ecoflex?00-50中的至少一種。

12.一種權利要求1~11任一項所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件的制備方法，其特征在于，步驟包括：

步驟(1)：

采用冰模板法制備得到在高度方向具有取向通孔的多孔壓電陶瓷塊，將其極化后切割形成壓電陶瓷柱；所述的多孔壓電陶瓷塊的孔隙率為40~60%；

步驟(2)：

將各壓電陶瓷柱的底面按設計陣列復合在第一導電膜表面，再在各壓電陶瓷柱的頂面復合第二導電膜，隨后再采用封裝材料對陣列間隙進行封裝，制得所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件；

陣列中，各相鄰壓電陶瓷柱的間距為1~5mm。

13.如權利要求12所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，將壓電陶瓷粉分散在水中，獲得漿料，將漿料至于模具中進行冷凍，制得陶瓷生坯，將陶瓷生坯進行燒結處理，制得所述在高度方向具有取向通孔的多孔壓電陶瓷塊。

14.如權利要求13所述的柔性取向多孔陣列式壓電陶瓷發(fā)電器件的制備方法，其特征在于，所述的壓電陶瓷柱通過導電膠分別和第一導電膜以及第二導電膜復合。