骆 懿,梅开煌

(杭州电子科技大学通信工程学院,杭州 310018)

基于柔性基底的压电能量收集器的设计

骆 懿*,梅开煌

(杭州电子科技大学通信工程学院,杭州 310018)

以PDMS为柔性基底设计的PVDF压电薄膜新型压电能量收集器压电性能良好,柔韧性强,可适应复杂的振动环境,具有广阔的应用前景。首先设计了具有柔性基底的压电能量收集器的结构;其次,用PVDF颗粒采用静电纺丝法制备了PVDF压电薄膜;最后,实验表明设计的压电能量收集器在振动频率为25 Hz,振动幅度为2 mm的激励下,开路输出峰值电压为8.38 V,输出功率密度为6.32 μW/cm2;经Ansys有限元分析,发现增大激励源的振动幅度,可以提高压电能量收集器的开路输出电压和输出功率。

振动能量收集;PVDF;压电薄膜;柔性基底

随着微机电系统(MEMS)技术的迅猛发展,其能源的持久供应问题成为人们日益关注的焦点。能量收集技术对发展智能化的自供能低功耗电子器件有着重要的推动作用,因此它越来越受到各国科研人员以及各大半导体制造商的关注及研究[1]。能量收集技术能将环境中的风能、潮汐能、振动能,乃至人体肢体运动产生的动能等转化为电能[2]。鉴于环境中振动能存在形式多样,例如机械运行、车辆行驶甚至人体步行时足部的运动都蕴含丰富的振动能。因此,科研人员设计了各种拾取振动能转换成电能为低功耗电子器件供能的能量收集器。压电材料制作的压电能量收集器,凭借其较高的机电耦合性能与较大输出功率密度等特性获得了科研人员的青睐[3]。……