[發(fā)明專利]一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)、制作方法和使用方法

有效

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• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114301328B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 張曉升;鄧海濤;張新然;文丹良;劉婧蕊;夏易璇;張語芯
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02K33/02;H02K33/18
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發(fā)明公開了一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)、制作方法和使用方法，微系統(tǒng)包括彈性基底、柔性電路板線圈、形變體、導電永磁鐵、封裝層；所述彈性基底位于形變體底部，封裝層位于形變體頂部，所述彈性基底和形變體之間具有放置柔性電路板線圈的第一空間，所述封裝層和形變體之間具有放置導電永磁鐵的第二空間；所述柔性電路板線圈和導電永磁鐵外接供電設備，和/或所述柔性電路板線圈外接激勵交流電。本發(fā)明實現(xiàn)了一種集成微納能源采集和傳感于一體的超彈性微系統(tǒng)，摩擦部分和電磁部分都具有良好的電學性能輸出，同時實現(xiàn)了基于電磁感應定律的主動式電磁運動傳感功能和/或基于渦流效應(電磁感應效應的一種表現(xiàn)形式)的被動式感性壓力傳感功能。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及可穿戴智能微系統(tǒng)領域，尤其涉及一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)、制作方法和使用方法。

背景技術(shù)

近些年來，可穿戴電子設備作為一種新興的電子業(yè)已成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，滲透到人們生活的方方面面，包括商業(yè)運營、國防安全、醫(yī)療健康、運動輔助等。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，可穿戴電子設備呈現(xiàn)出多功能化、智能集成化發(fā)展趨勢，并對可穿戴電子設備的柔韌性、貼附性等特性提出了更高的要求。

因此，諸多研究者們致力于開發(fā)柔性可穿戴智能微系統(tǒng)，期望實現(xiàn)能量采集+供給、傳感、驅(qū)動等功能的一體化集成。近幾十年來，經(jīng)過研究者們的不斷努力與探索，越來越多的柔性可穿戴多功能電子器件被提出。然而現(xiàn)階段，實現(xiàn)柔性可穿戴智能微系統(tǒng)的關鍵與難點在于如何集成多種柔性可穿戴單一功能模塊于一體，其功能單一、集成度低，這很大程度限制了可穿戴電子器件與設備的進一步發(fā)展與實際應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)、制作方法和使用方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的第一方面，提供一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)，包括彈性基底、柔性電路板線圈、形變體、導電永磁鐵、封裝層；所述彈性基底位于形變體底部，封裝層位于形變體頂部，所述彈性基底和形變體之間具有放置柔性電路板線圈的第一空間，所述封裝層和形變體之間具有放置導電永磁鐵的第二空間；所述柔性電路板線圈和導電永磁鐵外接供電設備，和/或所述柔性電路板線圈外接激勵交流電。

進一步地，所述柔性電路板線圈中心設有圓孔，所述彈性基底設置有與所述圓孔匹配固定的圓柱體。

進一步地，所述柔性電路板線圈包括絕緣層、介電層和銅線圈，所述介電層位于絕緣層下方，所述銅線圈位于絕緣層和介電層之間、以及介電層和介電層之間。

進一步地，所述供電設備為LED顯示屏。

進一步地，所述形變體上下均設有圖案化凹槽，其中上層凹槽是相互連通的上矩形-下圓形復合凹槽，下圓形凹槽用于固定放置圓形導電永磁鐵，上矩形凹槽用于放置封裝層，對圓形導電永磁鐵進行封裝；下層凹槽是另一矩形凹槽，下層矩形凹槽的用于為柔性電路板線圈和形變體下表面的摩擦對之間提供空氣層。

本發(fā)明的第二方面，如所述的一種超彈性微納能源采集和傳感一體化微系統(tǒng)的制作方法，包括以下步驟：

將柔性電路板線圈放置于液態(tài)彈性材料表面，烘干后所述液態(tài)彈性材料形成彈性基底，完成彈性基底與柔性電路板線圈的組裝；

采用硅橡膠作為粘附液，通過在形變體邊沿涂覆液態(tài)硅橡膠，然后放置形變體于彈性基底上，烘干，完成對彈性基底、柔性電路板線圈和形變體的組裝；

將導電永磁鐵固定于形變體上表面凹槽內(nèi)，采用液態(tài)硅橡膠對導電永磁鐵進行封裝，即形成封裝層。

進一步地，所述液態(tài)彈性材料為液態(tài)鐵硅鋁/硅橡膠復合物，即采用鐵硅鋁磁粉芯與液態(tài)硅橡膠通過共混法制成。

進一步地，所述將柔性電路板線圈放置于液態(tài)彈性材料表面，包括：