基于壓電技術(shù)的保暖鞋的研究

摘 要：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，基于壓電材料發(fā)電的技術(shù)日益純熟，用此項技術(shù)來創(chuàng)新發(fā)明的產(chǎn)品越來越多。本文介紹的即是基于壓電技術(shù)基礎(chǔ)上的一種電暖鞋的創(chuàng)新思路，其獨特的設(shè)計有效的解決了生活中遇到的一些實際問題。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計 壓電技術(shù) 電暖鞋

中圖分類號：TM564文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0061-01

鞋子是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚S著生活水平的不斷提高，人們對鞋子的要求不僅僅從美觀上升到了舒適，甚至追求其實現(xiàn)更多的功能來滿足人們對高品質(zhì)生活的追求。你是否還在為冬天的鞋子抵擋不住嚴寒的天氣而煩惱？你是否還在為鞋子不停的汗?jié)穸鴳n愁？立足于此，我們設(shè)想了一款以保暖為主要功能的電暖鞋。

1 原理

1.1 壓電材料發(fā)電原理

當一陶瓷片在壓力作用下上下表面產(chǎn)生電荷，其相當于一個電容，電容在其兩極產(chǎn)生電荷后就儲存了一定能量。從電學角度來看，壓電片可以簡化為一個正弦電流源ip（t），與內(nèi)在的電極電容Cp并聯(lián)，如下所示。假設(shè)電流源和電極電容Cp恒定，負載可調(diào)。由戴維南等效定理，該電路中阻抗為：

當時，即外接負載電阻和壓電片等效阻抗相等時，負載吸收的能量最大。

1.2 能量傳輸和利用效率分析

當作用在壓電片上的力消失后，壓電元件產(chǎn)生的電荷立即消失。因此，需要外接電容對壓電元件產(chǎn)生的電荷進行儲存。設(shè)壓電元件間電容為Cp，外接電容為C，產(chǎn)生的電能在兩者之間再分配，根據(jù)傳輸結(jié)束后電壓相等的關(guān)系，設(shè)C=aCp，其中，C為外接電容；……