1.一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述能量采集器包括聚风装置和设置在封装外壳内部的质量块、阻挡板和压电悬臂梁,所述聚风装置的出风口和所述封装外壳连接,所述质量块设置在所述封装外壳内部与所述聚风装置连接的位置,所述阻挡板设置在所述质量块外侧的出风口一侧并与所述质量块保持一定间隙,所述压电悬臂梁一端与所述质量块连接,另一端与悬臂梁支撑体连接,所述悬臂梁支撑体固定在所述封装外壳外部并与所述质量块相平行的位置;
所述压电悬臂梁的材料层通过以下步骤制备得到:
S1:采用Si基片,在其表面热氧化生成一层SiO2;
S2:为改善支撑层的柔性和抗疲劳性,选取厚度为50μm的磷青铜作为悬臂梁的支撑层,与此同时磷青铜作为压电悬臂梁(4)的下电极,并使用环氧树脂胶将磷青铜支撑层(401)与硅基片进行粘合; S3:采用导电银胶将磷青铜支撑层(401)与锆钛酸铅压电陶瓷层(403)进行键合,锆钛酸铅压电陶瓷层(403)的厚度为400μm;
S4:通过减薄工艺将锆钛酸铅压电陶瓷层(403)减薄至20‑30µm;
S5:采用磁控溅射的方法在锆钛酸铅压电陶瓷层(403)上溅射Au电极作为第二电极层(404),并采用光刻、显影方法得到第二电极层(404)所需的图形掩膜,离子铣电极;
S6:正面采用紫外激光切割方法对锆钛酸铅压电陶瓷层(403)、磷青铜支撑层(401)进行图形化;
S7:背部采用深硅刻蚀,将硅层和二氧化硅层完全刻蚀,并释放悬臂梁,完成器件主结构制作;
摩擦电材料层通过以下步骤制备得到:
SA:选择聚氨酯泡沫材料作为质量块基底(201)材料;
SB:选择聚氯乙烯作为阻挡板基底(301)材料;
SC:利用紫外激光切割技术将铝箔层加工成矩形或者梯形凸槽,并将铝箔层附着于质量块基底(201)材料上作为第一摩擦涂层(202),铝箔层本身作为摩擦电的电极;
SD:利用激光切割技术在硅片上切割出适当深度的摩擦凹槽,将聚二甲基硅氧烷均匀铺设在所加工的凹槽内作为第二摩擦涂层(303),待其固化后取下;
SE:采用磁控溅射方法在阻挡板基底(301)内测溅射金电极作为摩擦发电的第一电极层(302);
SF:将固化完成的第二摩擦涂层(303)使用导电胶粘贴在阻挡板基底(301)内侧的第一电极层(302)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述聚风装置为入风口宽、出风口窄的喇叭状结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述质量块为D型结构,且凸出面位于出风口一侧。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述质量块包括质量块基底和设于所述质量块基底表面的第一摩擦涂层,所述质量块基底为聚氨酯泡沫,所述第一摩擦涂层为铝或锌。
5.根据权利要求1所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述阻挡板为上下两个与所述质量块匹配的弧形结构。
6.根据权利要求1或5所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述阻挡板包括阻挡板基底、第一电极层和第二摩擦涂层,所述第一电极层设于所述阻挡板基底表面,所述第二摩擦涂层设于所述第一电极层表面,所述阻挡板基底为聚氯乙烯。
7.根据权利要求6所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述第一电极层为金电极,所述金电极通过测控溅射技术制备得到。
8.根据权利要求6所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述第二摩擦涂层为聚二甲基硅氧烷或聚氯乙烯。
9.根据权利要求1所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述压电悬臂梁采用硅作为基底,从下至上依次包括磷青铜支撑层、导电银胶层、锆钛酸铅压电陶瓷层和第二电极层。
10.根据权利要求9所述的一种用于采集风能的压电‑摩擦电复合型能量采集器,其特征在于:所述第二电极层为金电极,所述金电极通过测控溅射技术制备得到。