[发明专利]基于植物纤维的柔性压电能量采集器件及其制备方法

权利要求书

1.基于植物纤维的柔性压电能量采集器件，其特征在于，所述采集器件包括：

纤维基压电功能薄膜、第一绝缘层、第二绝缘层、第一纤维基电极、第二纤维基电极、封装层；其中，纤维基压电功能薄膜上下表面分别贴合有第一绝缘层和第二绝缘层，第一纤维基电极贴合在第一绝缘层上表面，第二纤维基电极贴合在第二绝缘层下表面；封装层对纤维基压电功能薄膜、第一绝缘层、第二绝缘层、第一纤维基电极、第二纤维基电极进行封装；所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述封装层均采用ECOFLEX 系列硅橡胶；所述纤维基压电功能薄膜、所述第一纤维基电极、所述第二纤维基电极均采用植物纤维作为基底；

所述采集器件通过下述过程制备得到：

制备植物纤维溶液；

制备植物纤维溶液与压电纳米颗粒的混合溶液，通过在硅硼玻璃基板粘贴泡沫胶带制作第一模具，基于植物纤维溶液与压电纳米颗粒的混合溶液和第一模具制备植物纤维基压电功能薄膜；

制备植物纤维溶液与碳粉的混合溶液，通过在硅硼玻璃基板粘贴泡沫胶带制作第二模具，基于植物纤维溶液与碳粉的混合溶液和第二模具制备植物纤维基电极；

制备绝缘层；

制备封装层；

基于制备完成的植物纤维基压电功能薄膜、植物纤维基电极、绝缘层、封装层，按照柔性压电能量采集器件的结构，完成柔性压电能量采集器件的组装和封装；

将封装后的柔性压电能量采集器件置于硅油中，通过高压直流电源连接第一纤维基电极、第二纤维基电极，产生极化电场进行极化。

2.根据权利要求1所述的基于植物纤维的柔性压电能量采集器件，其特征在于，所述纤维基压电功能薄膜采用压电纳米颗粒作为压电功能材料。

3.根据权利要求1所述的基于植物纤维的柔性压电能量采集器件，其特征在于，所述纤维基电极采用碳粉作为导电材料。

4.根据权利要求1所述的基于植物纤维的柔性压电能量采集器件，其特征在于，第一绝缘层和第二绝缘层关于纤维基压电功能薄膜对称，第一纤维基电极和第二纤维基电极关于纤维基压电功能薄膜对称。

5.一种权利要求1-4中任意一个所述的基于植物纤维的柔性压电能量采集器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

制备植物纤维溶液；

制备植物纤维溶液与压电纳米颗粒的混合溶液，通过在硅硼玻璃基板粘贴泡沫胶带制作第一模具，基于植物纤维溶液与压电纳米颗粒的混合溶液和第一模具制备植物纤维基压电功能薄膜；

制备植物纤维溶液与碳粉的混合溶液，通过在硅硼玻璃基板粘贴泡沫胶带制作第二模具，基于植物纤维溶液与碳粉的混合溶液和第二模具制备植物纤维基电极；

制备绝缘层；

制备封装层；

基于制备完成的植物纤维基压电功能薄膜、植物纤维基电极、绝缘层、封装层，按照柔性压电能量采集器件的结构，完成柔性压电能量采集器件的组装和封装；

将封装后的柔性压电能量采集器件置于硅油中，通过高压直流电源连接第一纤维基电极、第二纤维基电极，产生极化电场进行极化。

6.根据权利要求5所述的基于植物纤维的柔性压电能量采集器件的制备方法，其特征在于，所述制备植物纤维溶液具体包括：通过机械处理法从植物中提取植物纤维，包括如下制备步骤：

步骤1：将植物切割成正方体小块；

步骤2：将切割后的植物小块，置入沸水中软化其植物纤维；

步骤3：按照1 g植物：2 mL水 ~ 1 g植物：3.5 mL水的比例将植物与水置入机械破壁机中；

步骤4：机械破壁机转动1 min，停止2 min，循环20 ~ 50次；

步骤5：通过80目 ~ 250目的尼龙过滤网对机械处理后得到的纤维溶液进行过滤。