[發明專利]一種全柔性自供能傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201711353365.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108180927B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 陳森;劉靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;H01L41/187
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提出一種全柔性自供能傳感器，包括液態金屬電極層、壓電材料層、封裝層，所述液態金屬電極層與所述壓電材料層接觸，所述液態金屬電極連接有顯示器或無線模塊；所述顯示器或無線模塊為所述全柔性自供能傳感器上面的第一層，所述封裝層為所述全柔性自供能傳感器的底層和/或側壁。本發明還提出所述全柔性自供能傳感器的制作方法。本發明提出的全柔性自供能傳感器，將液態金屬與柔性壓電材料相結合以實現傳感器的全柔性和自供能。借助液態金屬的柔性及壓電材料的性質，可以十分方便的將機械能轉換為電能，滿足傳感器的日常使用，并且具有良好的靈敏度、拉伸性能和穩定性。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，特別涉及到一種全柔性自供能傳感器及其制作方法。

背景技術

傳感器技術在現代科學技術中具有十分重要的地位，被稱為現代信息技術的三大支柱(傳感技術、計算機技術、通信技術)之一。作為一種檢測裝置，傳感器能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，在自動化系統以及現代尖端技術中是必不可少的關鍵組成部分。近年來隨著科技的發展，傳感器技術在精度和廣度方面都取得了快速的進步。然而，面對物聯網時代的巨大需求，傳統傳感器已無法完全滿足生產生活的需要，一些新型傳感器亟待取得突破，比如本發明所提出的柔性傳感器和自供能傳感器。

隨著生活質量的不斷提高，智能終端愈發地普及，可穿戴電子設備也呈現出巨大的市場前景。傳感器作為可穿戴電子設備核心部件之一，將影響可穿戴設備的功能設計與未來發展。對于可穿戴設備而言，柔性傳感器具有輕薄便攜舒適、電學性能優異和集成度高等特點，使其成為最受關注的電學傳感器之一，而傳感器柔性的實現方式則是一大挑戰。

按供能方式可以將微型傳感器分為兩種:有源和無源傳感器。前者由于采用電池供電，傳感距離非常遠，可采用各種電路,控制處理方便靈活,目前已被廣泛應用。然而,對于許多不能提供電源、需長期監測、電池不易更換或者易燃易爆等危險場合的應用，必須采用無源傳感器來實現測量。此外，在無線傳感器網絡應用中,由于節點數量多和分布范圍大,電池更換問題也難以解決。因此，能夠自供能的無源傳感器具有廣泛的應用前景,也是目前國內外研究的熱點。

本發明將液態金屬和壓電材料相結合，提出一種全柔性自供能傳感器的原理及其制作方法，其可以實現傳感器的全柔性和自供能。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明的目的是提出一種全柔性自供能傳感器及其制作方法，以解決現有傳感器非全柔性無法適應復雜曲面，同時需要外加電源的問題。

本發明的另一目的是提出簡單制作全柔性自供能傳感器的方法。

實現本發明上述目的的技術方案為：

一種全柔性自供能傳感器，包括液態金屬電極層、壓電材料層、封裝層，所述液態金屬電極層與所述壓電材料層接觸，所述液態金屬電極連接有顯示器或無線模塊；

所述顯示器或無線模塊為所述全柔性自供能傳感器上面的第一層，所述封裝層位于所述全柔性自供能傳感器的底層和側壁。

其中，構成所述壓電材料層的壓電材料為壓電薄膜或壓電纖維，所述壓電薄膜選自PVDF(偏聚氟乙烯)鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(PET)，所述壓電纖維選自聚偏氟乙烯、ZnO納米線、壓電陶瓷纖維中的一種，所述壓電材料層的厚度為100-500μm；

所述液態金屬電極層位于所述壓電材料層的上面，液態金屬上方設置所述顯示器或無線模塊。

其中，所述無線模塊通訊連接有電子設備，所述電子設備為手機和/或電腦。

其中，所述液態金屬電極層由液態金屬打印形成、或是在流道內填充形成，所述液態金屬選自金屬鎵、鎵銦合金或鉍銦錫合金中的一種或幾種。