[发明专利]一种绿色节能压电发电薄片及制备方法

说明书

本发明属于压电器件领域和能源技术领域，具体涉及一种绿色节能压电发电薄片及制备方法。其特征在于由绝缘层、导电层、压电层交联成薄片状；其中绝缘层主要成分为橡胶、添加剂；导电层主要成分是导电剂、橡胶；压电层主要成分是压电陶瓷粉体、橡胶。可以根据使用环境裁切成任何形状，不需要加装任何特殊机构应用于所有靠橡胶来减振的区域。在通过原材料成型就可以控制器件的电压、电流等电性能参数，适合产品系列化和与用电终端直接对接，尽可能省去其他附属设备。

技术领域

本发明属于压电器件领域和能源技术领域，具体涉及一种绿色节能压电发电薄片及制备方法。

背景技术

目前，我国能源消费水平逐年增长，尽管能源结构不断优化，但能耗整体水平仍然偏高，能源结构有待进一步改善。与此同时，我国能源资源有限，能源对外依赖度较高，能源瓶颈制约愈加突出。目前我国的能源主要来自于石油、煤炭等不可再生资源。

潜在可用的新型能源包括：太阳能、风能和地热等。丰富的太阳能是取之不尽、无污染、可无限利用的资源。但是目前一次性投资成本太高，成本回收期太长，另外技术复杂，占地面积大、光电转化率低等。对于风能，其电转化率较高，风能资源量大，但是优质的风资源并不多，陆地上的风能在距地面一定的高度才有较优质的风资源，最重要的是不稳定、连续性差和时空分布不均，往往出现发电多的地方用电量较小和春、冬天发电多而用电少的特点。还有地热、虽然其具有稳定性和连续性的特点，但是可利用性差、维修成本高等特点，限制其进一步的应用。

然而，相对于这些方式，有一种能源同样是清洁能源，并且具有长寿命、低维修成本的特点，因为环境中振动、挤压无处不在，如果通过一定的转换机制将这些能量收集起来并加以利用，总量将非常可观。近年来，便携式电子产品的普及为驱动这些电子器件的电源提出了更高的要求。传统的蓄电技术表现出持久性差、环境污染等不足，发展一种环保的、可持续独立供电的技术变得迫在眉睫。因此，通过有效手段将环境中的能量收集起来，并转化为可持续的电能来驱动小范围的电子器件，将有望成为解决上述问题的绝佳途径。压电材料掺入路面材料中，制作成压电型路面材料，在满足交通功能的基础上进行发电，并可以收集到可观的电量，用于路面附属设施用电和电车的充电。利用路面的振动和变形可以实现高效、清洁能源的生产，还可以减小路面的振动和变形，延长路面的使用功能和寿命。利用压电陶瓷正压电效应进行发电的装置因其具有环保节能、结构简单、无电磁干扰、易于实现、成本低等优点，成为世界各国研究人员的关注热点。

相对于这些方式，它同样是清洁能源，并且具有长寿命、低维修成本的特点；其次，对于我国汽车保有量和公路建设发展迅猛。我国已成为汽车大国，仅次于美国，2010年的汽车销量预计约1700万辆，销量增长速度惊人；同时公路建设迅速发展，到2020年公路网总里程将达到300万公里。此外，随着城市规模及城市交通的快速发展，各种交通工具所产生的振动强度越来越大，范围越来越广，具有可广泛利用的振动能源。其产生的电能可以用于交通设施基础的供电，以及为局部的居民供电，更重要的是在突发的天灾面前，人们缺水缺电的状况可以改变，可以尽早的恢复通讯、供水等。

国内外所研究的利用人体动能进行压电发电装置较多，比如利用人体频繁踏走的压电发电装置，该装置利用人体对弹簧杠杆机构踩踏形成弹簧形变的势能；一种楼前台阶的压电发电装置，把压电陶瓷设置于上地毯和下地毯之间，通过人体对压电陶瓷的踩踏产生电能并进行能量收集；一种利用悬臂杠杆原理的压电发电装置，该装置解决了人体踩踏发电装置产生的不适感。但是上述方法和装置都是基于结构的设计，出来本身手机能量的性能很差外，与使用环境的融入度不够，也未从材料本身考虑。

鉴于压电发电技术的发展优势及其存在的缺点，确有必要采用新思路和新工艺制备一种高性能性的压电发电器件，不需要使用环境做出改变，成本低，经济可行，这对于振动能量的收集及环保节能有至关重要的意义。

发明内容

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