■四川省德陽中學(xué) 劉 翔

四川省德陽外國語學(xué)校 李沅澤

寒冷的冬天，人們在戶外活動時常常戴上厚實的保暖手套。然而，手伸進(jìn)手套后并不會立馬轉(zhuǎn)暖，而且戴上手套后的雙手有些笨拙，不方便活動。

因此，我們設(shè)計了一種新型電熱手套，它能通過USB接口、擠壓壓電陶瓷片、日光照射柔性太陽能板向蓄電池充電，蓄電池放電時產(chǎn)生的電流通過電熱絲發(fā)熱，通過碳纖維膠帶傳遞，使手套持續(xù)發(fā)熱。

一、設(shè)計思路

電熱手套包括手掌部和手指部。手掌部正面有壓電陶瓷片和蓄電池，背面有柔性太陽能板。手指部上有碳纖維膠帶，碳纖維膠帶內(nèi)置電熱絲。壓電陶瓷片和柔性太陽能板與蓄電池連接，蓄電池與電熱絲相連。

蓄電池的鋁殼內(nèi)有芯包，且鋁殼與芯包的間隙內(nèi)有固定劑。鋁殼上端口有蓋板，蓋板上設(shè)置防爆閥，其上的電極頭與芯包連接。

蓄電池上有USB接口，USB接口上蓋有軟質(zhì)PVC。柔性太陽能板上蓋有ETFE薄膜蓋板或PVC背板。

二、制作方法

把壓電陶瓷片置于手套內(nèi)部的手心處，為了便于安裝，先將碳纖維膠帶分布在手套內(nèi)部的指間，每條碳纖維膠帶通過一根導(dǎo)線串聯(lián)。

蓄電池位于手套末端，并將USB接口置于手套的手環(huán)部位，把壓電陶瓷片內(nèi)的電熱絲與蓄電池連接，擠壓壓電陶瓷片使其對蓄電池充電。

柔性太陽能板與蓄電池連接，吸收太陽光后將光能轉(zhuǎn)換為電能，這部分電能存儲在蓄電池中。再由蓄電池對碳纖維膠帶內(nèi)的電熱絲充電，通過擠壓壓電陶瓷片產(chǎn)生直流電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生的電再存入蓄電池。

柔性太陽能板經(jīng)陽光照射后，生成直流電并導(dǎo)向蓄電池，蓄電池放電時產(chǎn)生的電流通過電熱絲，電熱絲產(chǎn)生的熱量通過碳纖維膠帶傳遞，便可使手套持續(xù)發(fā)熱，暖和雙手。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.結(jié)構(gòu)合理，保溫效果好，使用舒適，持久耐用。

2.采用鋁質(zhì)外殼，更輕便。正、負(fù)極板，芯包內(nèi)的電解液、排氣栓等被放置在手套底部，不會影響其他裝置的正常使用，還能提供放置空間。

3.ETFE薄膜蓋板或PVC背板可任意彎曲，方便攜帶。

4.4V的蓄電池可持續(xù)供電大約1.7h，壓電陶瓷片連接產(chǎn)生的電能就儲存在蓄電池中。

5.采用柔性太陽能電池板，可防止其板面因形變而損壞。

圖1 手套正面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 手套背面結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 手套內(nèi)蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖

1.手套本體2.手掌部3.手指部4.碳纖維膠帶5.壓電陶瓷片6.蓄電池7.柔性太陽能板8.鋁殼9.固定劑10.芯包11.蓋板12.防爆閥13.電極頭