一种电磁感应将太阳能转换为电能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光电技术领域，设及太阳能-电能的转换技术，特别设及一种电磁感 应将太阳能转换为电能的方法，本发明是一种利用太阳光驱动双层聚合物复合薄膜悬臂梁 的周期性摆动，实现电感线圈和磁场的相对运动，通过电磁感应原理，高效地将太阳能转化 为电能的方法。本发明可应用于太阳能的光电转换领域。
【背景技术】
[0002] 随着社会的进步和经济的发展，人们对能源需求在日益增长，因此对太阳能的开 发利用备受学术界和工业界的重视。近年来，就太阳光发电和太阳热发电该两个领域，相继 研究和开发了一些太阳能发电的技术和设备。现有技术中，专利CN201584913U利用聚光 装置将太阳光会聚，通过集光装置将太阳能福射热折射至热能接收装置，然后再折射至加 热装置，通过加热装置产生的蒸汽动能使发动机发动而产生交流电，达到将太阳能转换为 电能的功效。该设备中设及聚光装置、集光装置、热能接收装置和加热装置等，设备较为复 杂，并且设及到两次折射过程，途中会有光能与热能的损耗，对太阳能的利用不充分。专利 CN102005972B公开了一种太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块和热点转换模块， 光电转换模块和热电转换模块分别设置有与外部电路连接的导线，光电转换模块设置于热 电转换模块的外侧，还包括相变层，相变层与热电转换模块连接，实现太阳能中的光能和热 能转换为电能。该方法中的光电转换模块、热电转换模块W及相变层的连接上有一定难度， 并且存在相变层液体渗漏的隐患。由于含有偶氮苯等光敏基团的液晶聚合物具有太阳光光 致异构化反应，合理的设计可W使材料过偶氮苯基团的光致异构化实现光致形变，前人们 通过此类分子的光化学反应已经实现了光能-机械能的转变，在人工肌肉、光驱动器和微 型光机械等领域有巨大的应用前景。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种电磁感应将太阳能转换为电 能的方法。本发明将具有光敏特性的聚合物材料的太阳能形变过程与电磁感应发电有效地 结合起来，实现太阳能转换为电能，为光致变形液晶聚合物开辟了一个全新的应用领域，从 而提供一种新型、高效的太阳能转换为电能的方法。
[0004] 本发明的内容是；一种电磁感应将太阳能转换为电能的方法，其特征是步骤如 下：
[0005] a、取聚合物膜，用摩擦滚（或称橡胶棍）或（细）砂纸将聚合物膜打磨，清洗（可 W是依次在水、己醇、丙酬中超声清洗），制成表面带有沟槽的聚合物基膜；
[0006]b、在聚合物基膜表面（均匀地）涂覆一层光活性聚合物的四氨快喃溶液，经干燥 (即使涂覆的光活性聚合物中的溶剂挥发），即制得在聚合物基膜表面形成有光活性聚合 物膜的双层复合膜，将双层复合膜裁剪成长条形双层复合膜（该膜的长宽比的比值可W为 1 ~10)(例如；长X宽X厚为 50mmX20mmX40Um);
[0007] 所述光活性聚合物的四氨快喃溶液是质量百分比浓度为Iwt%~lOwt%的光活 性聚合物的四氨快喃溶液；
[0008] C、取=维移动平台A和=维移动平台B;在=维移动平台A上固定永磁体形成定 组，与定组相对应地，在=维移动平台B上固定（可W采用固定夹具等方式固定）所述长条 形双层复合膜的近端（或称一端）形成悬臂梁，在该悬臂梁的远端（或称另一端，即所述长 条形双层复合膜的另一端）粘附感应线圈形成为动组，通过移动=维移动平台A和=维移 动平台B来调整定组与动组的相对位置，使定组的永磁体能在动组的感应线圈摆动范围内 都有（强的）电磁感应作用；
[0009] t将一束太阳光经凸透镜会聚后照射所述悬臂梁近端，所述长条形双层复合膜在 光照下，由于光活性聚合物膜（光活性层）在太阳光照下发生收缩变形，聚合物基膜没有光 活性、不产生光致收缩，从而使长条形双层复合膜在厚度方向上出现形变梯度，因而使长条 形双层复合膜朝光照方向发生弯曲，带动远端动组运动，从而与定组产生电磁感应而获得 电压和电流，将太阳能转换为电能。
[0010] 进一步地，调整悬臂梁长条形双层复合膜的光活性聚合物膜（即光活性层）的厚 度和长径比，使光照膜的弯曲程度大于90度，光束将照射在长条形双层复合膜远端背面的 聚合物基膜（非光活性层），该样光活性聚合物膜（光活性层）的曝光被阻挡而发生恢复弯 曲形变，光束将再一次照射在复合膜的光活性聚合物膜（光活性层），从而实现复合膜带的 周期性摆动，实现将持续的将太阳能转化为电能。
[0011] 工作中，悬臂梁初始为水平静止，将一束太阳光经透镜会聚后，使光束照射在悬臂 梁有光活性聚合物膜（光活性层）的一面的近端适当位置，双层复合膜朝光照方向弯曲，带 动感应动组摆动，从而与定组发生相对运动，产生电磁感应而获得电压和电流，将太阳能转 换为电能。当光照停止时，弯曲的双层复合膜恢复到原来的平直状态，可再次带动感应动组 与定组发生相对运动。
[0012] 本发明的内容中：所述步骤C可W替换为：取=维移动平台A和=维移动平台B; 在=维移动平台A上固定一组感应线圈（或称电感线圈）形成定组，与定组相对应地，在= 维移动平台B上固定（可W采用固定夹具等方式固定）所述长条形双层复合膜的近端（或 称一端）形成悬臂梁，在该悬臂梁的远端（或称另一端，即所述长条形双层复合膜的另一 端）粘附永磁体形成为动组，通过移动=维移动平台A和=维移动平台B来调整定组与动 组的相对位置，使定组的感应线圈能在动组的永磁体摆动范围内都有（强的）电磁感应作 用。
[0013] 本发明的内容中；步骤a中所述的表面带有沟槽的聚合物基膜，较好的是聚合 物基膜表面形成沿长度方向的微槽，该微槽的宽度在10皿至50ym之间、深度在10皿至 10ym之间；所使用的砂纸型号较好的是在1000#W上。
[0014] 本发明的内容中；步骤b中所述长条形双层复合膜（的长度方向与膜的打磨方向 有关）中，聚合物基膜中的沟槽方向与长条形双层复合膜的长度方向夹角较好的是<10°。
[0015] 本发明的内容中；步骤a中所述的聚合物基膜是非光活性聚合物膜，该聚合物基 膜的厚度较好的是在10ym至100ym之间，可W是：聚己締膜（简称阳，生产企业如：四川 兴达塑料有限公司，牌号：兴5)、聚酷亚胺膜（简称PI，生产企业如；江苏亚宝绝缘材料股 份有限公司，H型牌号）、聚己締醇膜（简称PVA，生产企业如；济南泉泰包装材料有限公司， PVA膜）、W及聚醋膜（简称PET,生产企业如；升杰包装材料，PET膜）中的任一种，光照时 该聚合物基膜不发生任何物理和化学反应。
[0016] 本发明的内容中：步骤b中所述光活性聚合物（为两种光活性单体的共聚物）的 制备方法可W是；取单体丙締酷氧基）十一烷氧基-4' -己氧基）偶氮苯与交联 剂4-(3-丙締酷氧基丙氧基）苯甲酸2-甲基-1，4-苯醋（商品名为RM257,天津华远信泰 化工科技有限公司生产）并按9:1的质量比例（即；单体丙締酷氧基）十一烧氧 基-4' -己氧基）偶氮苯；交联剂4-(3-丙締酷氧基丙氧基）苯甲酸2-甲基-1，4-苯醋的 质量比为9 ;1)混合，溶于10倍单体质量的溶剂四氨快喃中，再加入单体质量1 %的偶氮二 异了膳为催化剂，于65~70°C的温度下（通过自由基共聚）反应24小时，倒入（约）反应 物4倍体积的甲醇中沉淀后过滤，固体物经（可W在真空40°C的条件下）干燥，即制得光活 性聚合物（即侧链含偶氮苯基团的交联聚合物），该聚合物的玻璃化转变温度约为70°C、数 均分子量为6000~100000。
[0017] 本发明的内容中；步骤C中所述的永磁体可W为（通用商业化的）铁氧体永磁体 或稀±永磁体，形状为条形或马蹄形，永磁体的磁场强度可W为600~1000G。
[001引本发明的内容中：步骤C中所述的感应线圈为（通用商业化的）漆包线绕制的电 感线圈，漆包线的直径，绕制的应数与悬臂梁的尺寸和永磁体的磁性相匹配，W利于最大的 电磁感应。
[0019] 本发明的内容中：所述的太阳光光束经聚焦透镜会聚后，照射到所述长条形双层 复合膜上，提供太阳光能，照射在长条形双层复合膜表面的光束能量较好的是在50W/m2~ 900