附件：项目申报和管理原则要求

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1、上海理工大学大学生创新性实验计划项目申请书项目名称：人力驱动发电电热鞋的研发申请者：汪婷婷、刘旭冉、马燕、茹林潺、刘静宇所在学院：材料科学与工程学院联系电话：15216703809上海理工大学教务处2011年10月10日一、项目背景电热鞋也叫做“充电保暖鞋”，是可以将电能转换为热能并装于鞋内的一种功能鞋。目前市场上比较热销的电热鞋是由可充电电池蓄积从市电获取的电能，随后释放电流，通过盘绕在鞋垫及鞋面材料里的绝缘电热丝产生热量，从而将电能转化为热能，达到供、保暖的目的。其原理和功用类似于电热毯。这类充电保暖鞋的优点是：发热时间长、发热效果

2、好、有高低档温度调节等。但也存在许多缺点：充电不节能不环保；需要经常充电，给穿着带来不便；充电口和功能键一般大都在鞋底侧面，充电口和地面相隔太近，虽然有防水功能但还是存在安全隐患；蓄能电池以及其他配件使得鞋子质量增加很多，不轻便；质量好一点的价格很昂贵，一双近千元（图1）。图1市售的现有电热鞋价格较贵为了实现低碳、节能、绿色、环保的目标，可考虑采用人力驱动微型发电机，装入鞋底型腔内，通过一定的机制，将人体运动提供的外力，转化为发电机转子的旋转动能，进而转化为电能，再传递给鞋底和鞋面内分布的电热丝，最终转化为热能，从而起到供热和保暖的作用

3、。这就是本项目的立项思想和创新之处。经过调研，市场上现有的微型发电机，外形小巧轻便，价格低廉，功能齐全，经过适当选型，可以满足本项目的应用需要（图2）。图2微型发电机及其应用为了有效容纳微型发电机，鞋底应选用合适的高分子材料制作。目前市场上常用的鞋底制作材料有：（1）PU（Polyurethane，聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯）：是当前制作鞋底的重要原材料，硬度高，耐磨性、耐腐蚀性、柔软性好。（2）EVA（乙酸乙烯共聚物）：质轻、易加工，弹性好，韧性好。拟通过一定的材料力学和热性能实验，从中选择合适的材料，通过模具CAD技术，成型出满足安装

4、微型发电机需求、且轻便实用的发电电热鞋的鞋底。通过上述探索，本创新计划项目拟研发一种人力驱动的发电电热鞋，改传统的充电模式为发电模式，通过生物能→机械能→电能→热能的能量转换，实现供热和保暖的目标，符合当前低碳、节能、绿色、环保的发展潮流。二、项目内容（目标、内容及技术路线）研究目标：1.研发一种人力驱动发电电热鞋。2.实现生物能→机械能→电能→热能的合理转化利用。3.实现鞋对脚的供热、保暖功能。4.实现低碳、绿色、节能、环保。研究内容：1.微型发电机的选型及发电、供电方案设计。在市场上选购外形、尺寸和功率合适的微型发电机。并设计微型发

5、电机在鞋底中的安装、发电、供电方案。2.鞋底模型的创建。借鉴普通运动鞋鞋底，利用CAD技术设计适合微型电动机安装的鞋底CAD模型。3.鞋底模具的CAD建模及鞋底成型。基于CAD技术，设计鞋底注射成型模具的三维CAD模型，选择适当的鞋底材料，与制造企业合作完成鞋底的注射成型。4.电热鞋的整体制作。将微型发电机安装到成型好的鞋底中，选择适当的螺母、电热丝等配件制作发电、供热系统，制作安装鞋面。形成完整可用的电热鞋。5.测试及改进。对初步装配好的电热鞋鞋底及发电机等关键部件进行质量、发电功率、产热效果等关键参数的测试，针对出现的问题进行进一步

6、的改进。技术路线：•1.微型发电机选购及驱动、发电、供热系统设计–方案1：手动发电：拟将微型发电机的转动轴从鞋侧面伸出，配上小螺母，并将发电机引线与电热丝相连，盘绕在鞋垫里，即可通过手转动轴带动发电机发电，实现生物能→机械能→电能→热能的转化。–方案2：脚踏发电：拟通过调研，探索设计制作、购买或外协加工微型脚踏机构，装配于鞋跟内部，将人步行时脚跟的上下踩踏直线运动，转换为发电机转子的旋转运动，实现生物能→机械能→电能→热能的转化。–对方案1和2进行研究和比选，至少实现第一种技术方案，力求实现第二种技术方案。•2.鞋底CAD建模–根据步骤

7、1中选定的发电方案，设计合理的鞋底结构，利用上海理工大学材料学院材料数字化成型实验室配备的UG等软件建立鞋底的三维CAD数字模型。•3.鞋底材料的力学、热性能测试及选型–利用上海理工大学材料学院-德国Zwick联合实验室配备的Zwick万能材料试验机，对PU、EVA等拟用的鞋底材料，进行拉伸强度、弹性模量等力学性能和耐磨性能测试。–利用上海理工大学材料学院-美国PE联合实验室的DSC、TGA等高分子材料测试设备，进行PU、EVA等拟用鞋底材料的耐热性能测试。–根据上述测试结果，选择力学性能、耐磨性能和耐热性能相对较好的鞋底材料。•4.鞋

8、底注射成型CAD/CAE–采用上海理工大学材料学院数字化成型实验室配备的UGMoldWizard注射模CAD模块，设计、建立鞋底注射成型模具的三维CAD模型。–采用上海理工大学材料学院数字化成型实验室配备的