技术摘要：
本发明涉及一种可组合的静电式动能采集器及其制备方法，动能采集器包括自上而下依次设置的面板、半月形支撑构件、驻极体薄膜和凹槽，若驻极体薄膜由聚合物薄膜上表面覆盖上电极构成，则聚合物薄膜下表面内部注入有负电荷，凹槽内表面覆盖有下电极；若驻极体薄膜由聚合  全部
背景技术：
近年来，随着经济社会的发展，能源问题日益突出，动能是当前环境中普遍存在且 易获取的一种能源，利用电磁、压电、静电效应的各种能量采集装置能够将动能转换为电 能，从而为低功耗电子器件和无线网络节点提供可持续的能源。MEMS(Micro-Electro- Mechanical  System，微机电系统)技术是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控 制电路、甚至接口电路、通信和电源与一体的微机电系统技术，目前在动能采集领域的研究 中，基于MEMS技术制备动能采集器，逐渐成为研究的热点。 现有的动能采集器大多采用结构固定的方式，无法根据实际应用场合进行结构调 整，导致不能充分利用动能采集空间，降低了动能采集效率，可以说，动能采集器的结构决 定着其最终的能量转换效率，而具有良好可集成性的装置结构则能够很好地适应各种应用 场合。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可组合的静电 式动能采集器及其制备方法，通过设计可灵活更改组合结构的动能采集器，以适用于不同 应用场合，从而提高动能采集效率。 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可组合的静电式动能采集器， 包括自上而下依次设置的面板、半月形支撑构件、驻极体薄膜和凹槽，所述半月形支撑构件 固定于面板底部，所述驻极体薄膜的下表面朝向凹槽内表面，所述驻极体薄膜具体为一个 表面覆盖有一层电极的聚合物薄膜，若聚合物薄膜的上表面覆盖有一层上电极，则所述聚 合物薄膜的下表面内部注入有负电荷，所述凹槽的内表面覆盖有下电极； 若聚合物薄膜的下表面覆盖有一层下电极，则所述聚合物薄膜的上表面内部注入 有负电荷，所述聚合物薄膜的上表面与面板底部之间设有上电极； 所述面板底部的两端与上电极之间设有可压缩回弹的弹性连接构件，所述上电极 和下电极分别连接有上电极引线和下电极引线，将多个静电式动能采集器上下翻转后进行 堆叠及左右平铺连接，即可得到无空隙的组合式动能采集器。 进一步地，所述面板具体为柔性面板或刚性面板。 进一步地，所述凹槽具体为V形凹槽或弧形凹槽。 进一步地，所述凹槽采用热塑性材料或附带绝缘层的金属材料。 进一步地，若所述驻极体薄膜为上表面覆盖有一层上电极的聚合物薄膜，则所述 聚合物薄膜为波浪形结构的高弹性聚合物薄膜，所述聚合物薄膜的两端固定粘贴在凹槽的 两端，所述上电极与聚合物薄膜共同构成高弹性驻极体薄膜； 4 CN 111555659 A 说　明　书 2/7 页 当受到外部压力或振动激励时，弹性连接构件被压缩，面板带动半月形支撑构件 下移，使上电极和聚合物薄膜发生形变，当外部压力或振动载荷消失时，弹性连接构件回弹 至原样，面板带动半月形支撑构件上移，使上电极和聚合物薄膜恢复至原始状态。 进一步地，若所述驻极体薄膜为下表面覆盖有一层下电极的聚合物薄膜，则所述 上电极为波浪形结构的高弹性导电薄膜，所述聚合物薄膜固定贴合于凹槽的内表面，所述 下电极与聚合物薄膜共同构成驻极体薄膜； 当受到外部压力或振动激励时，弹性连接构件被压缩，面板带动半月形支撑构件 下移，使上电极发生形变，当外部压力或振动载荷消失时，弹性连接构件回弹至原样，面板 带动半月形支撑构件上移，使上电极恢复至原始状态。 本发明提出一种可组合的静电式动能采集器制备方法，其中，动能采集器的驻极 体薄膜为上表面覆盖有一层上电极的聚合物薄膜，该动能采集器的制备方法包括以下步 骤： S1、选用聚合物材料，通过流延、压印及浇注的方式制成聚合物薄膜，该聚合物薄 膜为波浪形结构； S2、采用真空蒸镀法，在聚合物薄膜的一个表面覆盖一层导电电极，即为上电极； S3、通过电晕极化、接触法充电、离子注入或电子束注入的方式，向聚合物薄膜未 覆盖电极的自由表面注入真实负电荷； S4、选用热塑性材料或金属材料，以加工得到凹糟； S5、若凹槽为热塑性材料，则在凹槽内表面覆盖一层导电电极，即为下电极，若凹 槽为金属材料，则无需执行此步骤，凹槽的内表面即为下电极； S6、将聚合物薄膜注入真实负电荷的表面朝向凹槽内表面，将聚合物薄膜的两端 粘贴在凹槽的两端； S7、在面板的底部粘贴半月形支撑构件，将弹性连接构件的一端分别固定安装在 上电极的两端，将弹性连接构件的另一端分别固定安装在面板底部的两端； S8、从上电极引出上电极引线，从下电极引出下电极引线，即得到静电式动能采集 器。 本发明还提供另一种可组合的静电式动能采集器制备方法，其中，动能采集器的 驻极体薄膜为下表面覆盖有一层下电极的聚合物薄膜，该动能采集器的制备方法包括以下 步骤： S1、选用聚合物材料，制成聚合物薄膜； S2、通过真空蒸镀法，在聚合物薄膜的一个表面覆盖一层导电电极，即为下电极； S3、通过电晕极化、接触法充电、离子注入或电子束注入的方式，向聚合物薄膜未 覆盖电极的一个表面注入真实负电荷； S4、选用热塑性材料或金属材料，以加工得到凹糟； S5、将聚合物薄膜覆盖有下电极的一面贴合固定于凹槽内表面； S6、选用导电薄膜材料，以加工得到具有高弹性的上电极，该上电极为波浪形结 构，并将上电极底部的两端固定在凹槽的两端； S7、在面板的底部粘贴半月形支撑构件，将弹性连接构件的一端分别固定安装在 上电极顶部的两端，将弹性连接构件的另一端分别固定安装在面板底部的两端； 5 CN 111555659 A 说　明　书 3/7 页 S8、从上电极引出上电极引线，从下电极引出下电极引线，即得到静电式动能采集 器。 上述两种制备方法中，所述步骤S4中凹槽为V形凹槽或弧形凹槽，当弧形凹槽采用 金属材料时，弧形凹槽的外表面覆盖有绝缘层； 所述聚合物材料具体为PTFE(Poly  tetra  fluoroethylene，聚四氟乙烯)、FEP (Fluorinated  ethylene  propylene，氟化乙烯丙烯共聚物)、PET(Polyethylene  te re ph tha la te，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE (poly e thy le ne，聚乙烯)或PP (polypropylene，聚丙烯)； 所述热塑性材料具体为PET(Polyethylene  terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇 酯)、PE (polyethylene，聚乙烯)、PVC (Polyvinyl  chloride，聚氯乙烯)、PP (polypropylene，聚丙烯)、TPV(Thermoplastic  Vulcanizate，热塑性硫化橡胶)、PC (Polycarbonate，聚碳酸酯)或TPU(Thermoplastic  polyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体 橡胶)； 所述导电薄膜材料具体为纳米银线硅橡胶或石墨烯。 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 一、本发明提出的动能采集器采用可组合的结构设计，通过将多个单结构的动能 采集器上下翻转后进行堆叠和左右平铺连接，能够得到无空隙组合式的动能采集器，从而 实现灵活调整组合式动能采集器形状及尺寸的目的，使得实际应用时能够充分利用安装空 间、提高动能采集效率。 二、本发明通过设计V形或弧形凹槽，配合波浪形结构的高弹性导电薄膜或者高弹 性驻极体膜，进一步扩展了动能采集器的结构多样性、从而适应于不同应用场合，此外，本 发明采用自上而下的结构设计，利用弹性连接构件以及半月形支撑构件，能够在受到外部 压力或振动激励时发生逐层的变形压缩，即提升动能采集器的灵敏度，进一步提高动能采 集效率。 附图说明 图1为V形凹槽、聚合物薄膜上表面覆盖上电极的动能采集器结构示意图； 图2为图1所示动能采集器的压缩变形示意图； 图3为图1所示动能采集器的组合式结构示意图； 图4为图3所示组合式动能采集器的压缩变形示意图； 图5为弧形凹槽、聚合物薄膜上表面覆盖上电极的动能采集器结构示意图； 图6为图5所示动能采集器的压缩变形示意图； 图7为图5所示动能采集器的组合式结构示意图； 图8为图7所示组合式动能采集器的压缩变形示意图； 图9为V从凹槽、聚合物薄膜下表面覆盖下电极的动能采集器结构示意图； 图10为图9所示动能采集器的压缩变形示意图； 图11为图9所示动能采集器的组合式结构示意图； 图12为图11所示组合式动能采集器的压缩变形示意图； 图13为弧形凹槽、聚合物薄膜下表面覆盖下电极的动能采集器结构示意图； 6 CN 111555659 A 说　明　书 4/7 页 图14为图13所示动能采集器的压缩变形示意图； 图15为图13所示动能采集器的组合式结构示意图； 图16为图15所示组合式动能采集器的压缩变形示意图； 图中标记说明：1、面板，2、半月形支撑构件，3、弹性连接构件，4、上电极，5、聚合物 薄膜，6、下电极，7、凹槽，8、上电极引线，9、下电极引线。