[發(fā)明專利]集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010769412.7
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111762750A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王可軍;王倩;陸耀;張雷;樊成;薛宇程;蔣立偉;歸悅承
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 周仁青

1.一種集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，包括：

基底層，其上開設(shè)有裂紋結(jié)構(gòu)，所述裂紋結(jié)構(gòu)沿所述基底層厚度方向貫穿該基底層，所述裂紋結(jié)構(gòu)具有一封閉的尖端部；

振動檢測結(jié)構(gòu)，設(shè)于所述基底層上且部分覆蓋所述裂紋結(jié)構(gòu)，所述振動檢測結(jié)構(gòu)用于檢測振動信號；

機(jī)電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，嵌設(shè)于所述裂紋結(jié)構(gòu)尖端部一側(cè)的基底層內(nèi)，所述機(jī)電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)能夠?qū)C(jī)械能進(jìn)行收集并轉(zhuǎn)化成電能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述裂紋結(jié)構(gòu)自所述基底層的一側(cè)向內(nèi)凹陷形成，其具有與所述尖端部相對設(shè)置的開放部，所述振動檢測結(jié)構(gòu)覆蓋于所述開放部上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述振動檢測結(jié)構(gòu)包括與所述基底層相貼合的柔性薄膜基底層，設(shè)于所述柔性薄膜基底層上的導(dǎo)電層以及設(shè)于所述導(dǎo)電層上的信號導(dǎo)出電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述柔性薄膜基底層的導(dǎo)電層上開設(shè)有納米級裂紋微結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述柔性薄膜基底層可以為聚酰亞胺、聚乙烯、氯乙烯中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述機(jī)電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)距所述尖端部由近及遠(yuǎn)依次包括第一導(dǎo)電膜，換能材料層和第二導(dǎo)電膜，其中所述第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜上分別設(shè)置有電能導(dǎo)出電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述換能材料層為壓電陶瓷、壓電薄膜、復(fù)合壓電材料中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述機(jī)電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)呈弧形設(shè)置，其內(nèi)弧面與所述尖端部相對設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件，其特征在于，所述基底層由固化材料固化而成，所述固化材料為環(huán)氧樹脂、硅膠、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、光刻膠中的一種。

10.一種上述權(quán)利要求1～9任一所述集成機(jī)械能收集與振動檢測功能的微器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將一端弧形的金屬條放置于液態(tài)的固化材料中；

在固化材料達(dá)到半固化狀態(tài)后，將機(jī)電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)置于金屬條弧形端的固化材料中且距該金屬條弧形端一定距離；

將金屬條通過腐蝕液進(jìn)行去除形成裂紋結(jié)構(gòu)；

將振動檢測結(jié)構(gòu)鋪設(shè)于裂紋結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離弧形端的一端，并對固化材料進(jìn)行進(jìn)一步固化。