基于植物纤维的柔性压电能量采集器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于植物纤维的柔性压电能量采集器件及其制备方法，包括：纤维基压电功能薄膜、绝缘层、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；实现的器件具有极好的柔韧性，可完全贴附人体各个部位，并且具备良好的生物相容性和舒适度。

Flexible Piezoelectric Energy Acquisition Device Based on Plant Fiber and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
基于植物纤维的柔性压电能量采集器件及其制备方法
本专利技术涉及柔性压电能量采集领域，具体而言，涉及一种基于植物纤维的柔性压电能量采集器件及其制备方法。
技术介绍
当今社会处在电气化革命的福利与信息化革命的浪潮之中，各种电气、电子器件成为社会生产生活的基石。传统能量采集设备的小型化问题、传统电子储能设备的续航时长问题现如今制约着新一代电子器件——可穿戴电子器件的发展。与此同时，传统能量采集设备在能量采集的同时会产生大量的工业废水废气，而传统储能设备在其制备及报废过程中也会造成重金属污染。寻求一种柔性的、小型化的、可持续供电的生物可降解能量采集器件成为可穿戴电子学领域的一个研究热点和难点。人体每天产生几百瓦特的机械能，如果能有效的将这些机械能采集起来并给可穿戴设备供电，将会极大地提高设备的续航能力。压电能量采集器件使得这一设想成为可能。压电能量采集器件的能量转化原理为压电效应与静电感应。由于压电材料在几何上无对称中心，在形变的情况下会产生极化，形成偶极矩作为内建电场来驱使外电路中的电子流动，从而形成电流。但是现阶段的压电能量采集器件通常采用人造高分子聚合物作为压电薄膜的基底、采用金属作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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1g植物：2mL水～1g植物：3.5mL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1min，停止2min，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。7.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，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，具体包括：步骤1：在硅硼玻璃基板上表面粘贴4条泡沫胶带，四条泡沫胶带围出正方形内槽，制成第一模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓升，巴雁远，邓海涛，宋瑞洋，刘欣，鲍景富，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51