[发明专利]驻极体自发电装置及驻极体自发电智能鞋

说明书

本发明提供了一种驻极体自发电装置及智能鞋。该驻极体自发电装置包括：弹性基底载体，其内部具有空腔；硬质载体，与弹性基底载体相对设置；驻极体薄膜，固定设置在弹性基底载体与硬质载体之间；下电极，设置在弹性基底载体上，与驻极体薄膜的一表面相对；上电极，设置在硬质载体上，与驻极体薄膜的另一表面相对；其中，在外力作用下，弹性基底载体发生形变，挤压空腔使其发生相应的形变，由此上、下电极与驻极体薄膜之间的电场发生变化，从而将机械能转换为电能。本发明能够充分利用人体在行走或跑步等运动过程中产生的机械能，将其转化为电能，解决供电问题；电压、电流及动能到电能的转换效率有很大的提高，便于可携带的智能设备使用。

技术领域

本发明涉及可穿戴智能设计领域，尤其涉及一种驻极体自发电装置及驻极体自发电智能鞋。

背景技术

随着社会的不断进步，可穿戴移动互联网设备正逐渐成为现实，智能鞋应运而生。目前，常见的智能发电鞋大多采用磁电式发电，或者需要在鞋底电路中安装小的锂电池，不仅结构复杂、成本高，而且电池不能更换。另外，鞋底的压电材料也是一种常用的发电方式，但其发电量很小，难以被利用。通过摩擦发电将走路时产生的机械能转换为电能收集并存储起来，也可对走路时产生的机械能进行了合理的利用，但是该方式下长期使用会导致发电材料的磨损，从而降低其有效性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种驻极体自发电装置及驻极体自发电智能鞋，充分利用人体在行走或跑步等运动过程中产生的机械能，将其转化为电能，实现了机械能到电能的有效转换，解决了智能鞋等相关智能电子器件长期供电的能量收集问题；电压、电流及动能到电能的转换效率有很大的提高，便于人体的可携带的智能设备使用。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种驻极体自发电装置包括：弹性基底载体，其内部具有空腔；硬质载体，与所述弹性基底载体相对设置；驻极体薄膜，固定设置在所述弹性基底载体与硬质载体之间；下电极，设置在所述弹性基底载体上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及上电极，设置在所述硬质载体上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；其中，在外力作用下，所述弹性基底载体发生形变，挤压所述空腔使其发生相应的形变，由此所述上、下电极与驻极体薄膜之间的电场发生变化，从而将机械能转换为电能。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述驻极体薄膜为单种电荷极化方式的驻极体薄膜或驻极体薄膜的一表面上形成有驻极体薄膜电极。

优选地，本发明驻极体自发电装置还包括：薄膜支撑架，其设置在所述驻极体薄膜两侧，用于支撑所述驻极体薄膜。

优选地，所述上、下电极与驻极体薄膜之间的电场强度发生变化，从而产生相应的高压感应，其感应电荷会发生相应变化，从而实现驻极体自发电。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述空腔为空腔矩阵，所述感应电荷会随着空腔的形变增大而增大。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述驻极体薄膜电极的材料选自于铝、金、铜或银，厚度为1nm-2μm。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述下电极的电极材料沉积在柔性薄膜材料基底上。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述驻极体薄膜与所述上、下电极的空间距离为10μm～100mm。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述弹性基底载体的材质为橡胶、硅胶或PDMS。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述弹性基底载体的厚度为0.2mm-5mm，宽度为1cm-5cm，长度为1cm-5cm。

优选地，本发明驻极体自发电装置中，所述驻极体薄膜的材质为聚丙烯、聚偏二氟乙烯、左旋聚乳酸、聚四氟乙烯及聚全氟乙丙烯中的至少其中之一。