【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低频压电能量收集，尤其是一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器。
技术介绍
1、海洋能源，包括波浪、潮汐和水流，是一种清洁、可再生、丰富的能源，其能量密度比其他可再生 能源更高。波浪，尤其是其主要形式，具有低频、多方向和大振幅等独特特性。然而，由于海上系泊困难、恶劣的海洋环境、高昂的建设成本和复杂的设计结构，将波浪运动与能量产生耦合存在挑战。引入低密度、高能量密度和良好的电磁耦合效果的高性能聚合物材料在波浪能采集方面具有巨大潜力。而折纸启发的压电能量收集器为利用不规则方向和频率的波浪运动提供了创新的解决方案和丰富的功能特性。
2、与传统策略相比，折纸启发设计由于其独特的几何拓扑结构，如可调谐泊肃比、耦合压缩-扭转响应、可调热膨胀和可调谐刚度，可以在不引入新组件或材料的情况下增强机械性能。这些特性对于柔性、智能工业结构特别有前景。但利用折纸构型的压电能量收集往往限于利用山谷和山脊折痕的变形。这些折痕的变形难以用于脆性压电陶瓷。因此，设计一种能够在低频使用，可以充分利用折纸型材料多稳态、可调谐刚度机械特征的压电能量收集器的需求亟待解决。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，以解决上述
技术介绍
所提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，包括上侧受力端面、压电复合材料折纸圆柱结构和下侧受力端面，所述上侧受力端面和下侧受力端
3、所述压电复合材料折纸圆柱结构采用kresling折纸结构，展开平面为平行四边形，沿着山峰折痕进行山峰折叠，沿着山谷折痕进行山谷折叠，并形成三角形端面区域。
4、优选的，所述压电复合材料折纸圆柱结构的山峰折痕和山谷折痕是带有弯曲弧度的隐藏折痕，山峰折痕和山谷折痕附近的平均曲率半径/圆柱端面半径的值为0.25。
5、优选的，所述三角形端面区域呈现较小的弧度，三角形端面区域附近平均曲率半径/圆柱端面半径的值为2。
6、优选的，所述压电复合材料折纸圆柱结构的材料为压电陶瓷复合材料。
7、优选的，所述压电复合材料折纸圆柱结构的制备方法为：
8、步骤一，使用水热法合成用于3d打印的油墨中的batio3颗粒；
9、步骤二，用pvdf粉末和dmf结合batio3粉末，形成陶瓷悬浮液；
10、步骤三，通过混合和搅拌将陶瓷悬浮液转移到打印墨盒中，并用3d打印机打印出压电复合材料折纸圆柱结构的展开平面结构；
11、步骤四，将打印出的压电复合材料折纸圆柱结构的展开平面结构高温干燥；
12、步骤五，将步骤四中制备的压电复合材料折纸圆柱结构的展开平面结构放置在氧化铝管上，并在马弗炉中进行烧结，样品最初加热到600℃，持续2小时以蒸发粘结剂；
13、步骤六，在1320℃下烧结2小时；
14、步骤七，冷却后得带有一定弯曲弧度的隐藏山峰折痕和山谷折痕；
15、步骤八，沿着山峰折痕进行山峰折叠，沿着山谷折痕进行山谷折叠，形成压电复合材料折纸圆柱结构。
16、与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、1、相比其他压电能量收集装置，本专利技术能够对多向激振做出反应，从垂直或水平拉伸、压缩和扭转中捕获低频动能。
18、2、相比其他压电能量收集装置，本专利技术所使用的新型折纸结构，大大增加了同等压力下的形变，对能量收入和变形更敏感，也有更高的功率密度。
19、3、本专利技术通过折叠过程提高了材料的灵活性和变形能力，这种结构轻便紧凑，适合于海面漂浮设备，使能量收集器能够为小型海洋设备提供动力。
20、4、本专利技术可编程能力强，可通过改变几何参数实现压电能量收集器单稳态/双稳态的调节。
21、5、本专利技术刚度可调，通过压缩/拉伸端面或旋转中间可以实现不同的记忆状态和刚度。
22、6、本专利技术具有很高的耐用性，多次折叠后电学性能和力学性能依然稳定。
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1.一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，包括上侧受力端面（1）、压电复合材料折纸圆柱结构（2）和下侧受力端面（3），所述上侧受力端面（1）和下侧受力端面（3）分别附着粘合安装在压电复合材料折纸圆柱结构（2）的上端面（2d）和下端面（2e）上；
2.根据权利要求1所述的一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，所述压电复合材料折纸圆柱结构（2）的山峰折痕（2c）和山谷折痕（2b）是带有弯曲弧度的隐藏折痕，山峰折痕（2c）和山谷折痕（2b）附近的平均曲率半径/圆柱端面半径的值为0.25。
3.根据权利要求1所述的一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，所述三角形端面区域（2a）呈现较小的弧度，三角形端面区域（2a）附近平均曲率半径/圆柱端面半径的值为2。
4.根据权利要求1所述的一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，所述压电复合材料折纸圆柱结构（2）的材料为压电陶瓷复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，所述压电复合材
...【技术特征摘要】
1.一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，包括上侧受力端面（1）、压电复合材料折纸圆柱结构（2）和下侧受力端面（3），所述上侧受力端面（1）和下侧受力端面（3）分别附着粘合安装在压电复合材料折纸圆柱结构（2）的上端面（2d）和下端面（2e）上；
2.根据权利要求1所述的一种用于低频能量收集的折纸型压电能量收集器，其特征在于，所述压电复合材料折纸圆柱结构（2）的山峰折痕（2c）和山谷折痕（2b）是带有弯曲弧度的隐藏折痕，山峰折痕（2c）和山谷折痕（2b）附近的平均曲率半径/圆柱端面...
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