[发明专利]一种可进行蓄电并具有减震效果的多功能结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能结构，具体涉及一种可进行蓄电并具有减震效果的多功能结构。

背景技术

移动互联网时代的到来，使生厂商越来越注重对智能手机、平板电脑等进行交互设计，以求满足用户更好的人机体验。但是大量的互联网在线活动以及娱乐功能导致电池电量的消耗急剧增加，特别是对于智能手机用户而言，可以随时随地对手机进行充电成为一个非常迫切的需求。因此各种充电器、移动电源也成为手机配件市场上的香饽饽，然而用户不可能整天随身携带配件，同时这些配件也无法真正地满足用户随时随地希望充电的要求。

因此科学家们希望利用人们在行走或运动时的振动能，通过某种简单的装置将振动能转换为电能储存起来(如鞋垫、护膝等简单生活用品)，从而实现对手机等小功率器件的充电功能，于是有科学家试图利用压电材料来进行蓄电从而作为手机的电源实现发电。压电材料的工作原理为：当其受到压力作用是，其两个断面之间会形成电压，利用这种特性可以实现机械振动和交流电之间的转换。然而利用压电材料制成的蓄电发电装置只能在一定高频率范围下工作，对于行走或运功过程中发生的这种频率较低的振动并不能实现蓄电发电功能。同时在振动过程中还需要避免由振动带来的对装置的破坏，实现对目标结构的安全保护。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可进行蓄电并具有减震效果的多功能结构，当该结构受到振动时，将把机械振动转换为电能从而实现蓄电发电功能，此时该结构类似于一个电池块；同时在振动过程中，该结构相当于一个弹性阻尼器，通过吸收振荡时的能量，可以起到减震的效果。该多功能结构所用的材料成本可控，且质量轻便，适合大规模生产和应用。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种可进行蓄电并具有减震效果的多功能结构，包括一面带有凹槽的凹槽结构1，两块凹槽结构1的凹槽相对布置，其间设置有具有减震效果的填充物3，在具有减震效果的填充物3的顶部和底部与凹槽结构1间设置有蓄电结构2，所述凹槽结构1由弹性高分子材料制作而成，所述蓄电结构2由具有弹性的蓄电材料制作而成，或由弹性高分子材料制作成，在其表面涂有蓄电材料。

所述凹槽结构1的凹槽形状为长方体、半椭球体或多种形状组合。

所述具有弹性的蓄电材料为介电弹性体或有机压电材料。

所述弹性高分子材料为橡胶、塑料或高分子基复合材料。

所述具有减震效果的填充物3的材料为粘土、高分子材料或封装好的纳米流体。

当该多功能结构受到振动时，蓄电结构将不断的变形然后恢复到初始状态，实现将机械振动转换为交流电的过程，从而达到蓄电发电的功能。其一个振动循环即完成一次机械振动与交流电之间的转换，同时即便在低频振动情况下，该结构也可完成有效的蓄电发电。该多功能结构也将充分发挥减震的效果，其相当于一个弹性阻尼器，将通过吸收振动过程中产生的冲击能量来起到保护目标结构的作用。在振动过程中该结构将不断把机械能转化为凹槽结构与蓄电结构之间的摩擦、填充物内部的摩擦以及填充物与蓄电结构及凹槽结构本身的变形能。而进行凹槽处理将使该结构在振动过程中能进行充分的散热。同时由于蓄电结构具有的弹性特点以及填充物本身良好的流动性，该多功能结构在振动过程中可以进行持续不间断的蓄电发电并起到良好的减震效果。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)该多功能结构所用的蓄电材料可以在低频条件下进行有效蓄电，真正的做到了随时随地可进行充电。

(2)通过改变蓄电材料的制作成分，可以有效控制机械振动和交流电之间转换的频率，从而调节该结构的蓄电发电能力。

(3)通过改变凹槽结构的制作材料或者凹槽的形状，或者是改变填充物的材料，可以有效控制该结构的减震效果，使得其可以广泛应用于各类碰撞保护。

(4)由于凹槽结构是用弹性高分子材料制作而成，因此即一般的大变形情况下，该结构也很难发生破裂，并且其磨损破坏的过程也将非常缓慢，适合长期使用。

(5)利用蓄电结构具有的弹性特点以及填充物本身良好的流动性，该多功能结构可以持续不间断的蓄电发电并起到良好的减震效果，实现了蓄电发电和缓冲减震的功能多样化。

(6)该凹槽结构进行开槽处理，有助于该结构内部的气流进行流通，从而使其能够充分散热，并增大了蓄电结构变形时和凹槽结构的接触面积。

(7)由于填充物良好的流动性以及蓄电材料本身表现出的弹性，提高了使用时的舒适性和体验感。

(8)该多功能结构采用的材料成本可控，且质量相对轻便，适合大规模生产和应用。