RU2570819C1 - Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его - Google Patents
Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570819C1 RU2570819C1 RU2014142466/07A RU2014142466A RU2570819C1 RU 2570819 C1 RU2570819 C1 RU 2570819C1 RU 2014142466/07 A RU2014142466/07 A RU 2014142466/07A RU 2014142466 A RU2014142466 A RU 2014142466A RU 2570819 C1 RU2570819 C1 RU 2570819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- layer
- generator according
- piezoelectric generator
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 10
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 10
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002433 Vinyl chloride-vinyl acetate copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract 1
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical group O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920006163 vinyl copolymer Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, а именно к пьезоэлектрическому генератору достаточной мощности в виде прозрачной полимерной пьезопленки, которая может быть встроена в экран мобильного устройства и подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства при касании экрана. Пьезоэлектрогенератор выполнен в виде двух идентичных модулей, каждый из которых содержит подложку, с прозрачным электропроводящим покрытием в качестве электрода, на поверхности электрода сформирован пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца, в виде вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в виде узлов решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля соединены между собой пьезоэлектрическими слоями через металлическую решетку, и изоляционный слой. Слоистую пленочную структуру прозрачного пьезоэлектрогенератора изготавливают методом магнетронного напыления прозрачных пленок требуемого свойства. Мобильное устройство типа смартфона содержит указанный пьезоэлектрогенератор, встроенный в экран. Выполнение пьезоэлектрического генератора в виде тонкой гибкой пленки в соответствии с заданной геометрией с расположением в узлах металлической решетки из фольги, обеспечивает прозрачность конструкции и повышает мощность аккумулятора, что является техническим результатом изобретения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к пьезоэлектрогенераторам, выполненным в виде пленки, производящим электрический сигнал от механического входного сигнала, который может быть использован для подзарядки аккумуляторов мобильных устройств, телефонов, смартфонов, планшетных устройств.
Мобильные устройства требуют периодической зарядки батареи, которая имеет ограниченный ресурс. Зарядные устройства не всегда могут быть доступны. Как правило, зарядное устройство индивидуально и представляет собой адаптер для схемы зарядки, которая находится в мобильном телефоне.
Известно устройство и способ зарядки мобильного устройства, заявка WO 2014026127. Мобильное устройство содержит кнопку, которая при первом нажатии выполняет функцию набора символов, а при дальнейшем нажатии механическая сила посредством кнопки передается на пьезоэлектрический элемент и преобразуется в электрическую энергию. Вследствие реакции на давление пьезоэлектрический элемент, например, из цирконата титаната свинца - ЦТС генерирует напряжение. Пользователь мобильного устройства, нажимая одну или более кнопок, может накапливать электрическую энергию путем преобразования из механической силы. Электрическая энергия может непосредственно использоваться для работы мобильного устройства, может быть сохранена в конденсаторе для последующего использования, или использована для зарядки аккумулятора через схему питания. Компактное устройство кнопки с пьезоэлементом значительно экономит объем и вес мобильного устройства за счет уменьшения размера блока питания.
Известны «Способ и устройство для случайного использования пьезоэлектрического источника энергии с тонкопленочной батареей», заявка US 20040085002. В заявке описано использование пьезоэлектрических материалов и тонкопленочной батареи для зарядки электронных устройств. Пользователь нажатием кнопки для осуществления желаемой операции может автоматической подзарядить аккумулятор во время пользования клавиатурой. В этом способе, аналогично предыдущему, пьезоэлектрический элемент преобразует механическую энергию, полученную от нажатия кнопки или другого привода, в электрическую непосредственно для отображения информации или для хранения в дополнительной тонкопленочной батарее или конденсаторе. В качестве пьезоматериала использована пьезокерамика или пленка из поливинилиденфторида (ПВДФ), подключенные к тонкопленочной батарее через мостовой выпрямитель и шунт регулятора. Пьезоэлемент может быть расположен в одной или более кнопках, или под клавиатурой маломощных электронных устройств, таких как калькулятор.
Оба изобретения предназначены для использованы только для электронных устройств с механической, кнопочной системой ввода и считывания информации и не достаточно энергоэффективны для смартфонов с сенсорными экранами. Потребуется много нажатий кнопок, чтобы накопить электроэнергию, достаточную для работы смартфона.
Из патентных документов US №8003982, US №7982370, US 20140007687 известна энергоэффективность гибких пьезоэлектрических наногенераторов при незначительной механической деформации его пластиковой основы за счет использования пьезоэлектрического эффекта оксида цинка. Потенциал электрического заряда в материале появляется при сгибании или сжатии выполненных из него конструкций. Наногенератор работает путем сбора и объединения зарядов миллионов наноразмерных полупроводниковых и пьезоэлектрических структур из оксида цинка в виде выращенных вертикальных нанопроводков на проводящем слое. Многослойные конструкции из таких пьезоэлектрических пленок дают увеличение выходной мощности.
Недостатком этой конструкции является требование тщательного выращивания решетки из вертикальных нанопроводков высотой 200-500 нанометров и диаметром 20-40 нанометров и кропотливой сборки многослойной конструкции.
Альтернативу наногенераторам из оксида цинка представляет использование для изготовления пьезоэлектрических наноструктур цирконата титаната свинца - ЦТС.
Известен пьезоэлектрический генератор и способ его изготовления заявка US 20140167563, который может быть изготовлен большой площади. Первый вариант пьезоэлектрического генератора содержит первый электрод, первый слой изоляции, слой пьезоэлектрической структуры, второй слой изоляции и осажденный второй электрод на втором изоляционном слое. Первый электрод может быть гибкой электропроводящей подложкой из металла или полимера. Первый и второй изоляционные слои могут быть выполнены, например, из полиметилметакрилата (ПММА) и иметь толщину около 2 мкм. Пьезоэлектрическая структура может включать в себя множество пьезоэлектрических нанопроводов из окиси цинка ZnO, за счет выращивания их на первом слое изоляции с помощью гидротермального процесса; в другом варианте пьезоэлектрический слой выполнен из цирконата титаната свинца (ЦТС) или пьезоэлектрический тонкой пленки поливинилиденфторида (ПВДФ).
Когда от механического усилия внешней среды гибкий пьезоэлектрический генератор, имея вышесказанную структуру в виде пьезоэлектрической тонкой пленки, деформируется, электрическая энергия может быть получена через первый и второй электроды.
Эта конструкция может быть использована для получения электроэнергии за счет внешних механических движений, таких как ветер или движения кожи лица человека или в качестве датчика для обнаружения внешних изменений окружающей среды.
Задачей предложенного технического решения является создание сенсорного пьезоэлектрического генератора достаточной мощности в виде прозрачной полимерной пьезопленки, которая встраивается в экран мобильного устройства и практически постоянно способна подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства при касании экрана.
Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что пьезоэлектрогенератор состоит из двух идентичных модулей, каждый из которых содержит подложку, с прозрачным электропроводящим покрытием, в качестве электрода, с возможностью его подключения к внешней электрической цепи, а на поверхности электрода сформирован пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца, толщиной от 50-100 мкм, в виде вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в виде узлов решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля соединены между собой пьезоэлектрическими слоями через металлическую решетку, узлы которой с обеих сторон содержат адгезивный слой и при этом расположены на вершинах вертикальных микропьезоэлементов, а пространство между вертикальными микропьезоэлементами обоих модулей заполнено изоляционным полимером;
при этом подложка выполнена из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ);
электрод в виде прозрачного электропроводящего покрытия выполнен из пленки оксида индия, легированного оловом, (ITO);
пьезоэлектрический слой формируют из цирконата и титаната свинца (ЦТС);
металлическая решетка выполнена из медной фольги толщиной 100 мкм; в качестве адгезива используют электропроводящую композицию на основе сополимера винилхлорид-винилацетата с добавкой мелкодисперсного серебра в соотношении от 70% до 30% соответственно;
в качестве изоляционный полимера используют полиметилметакрилат (ПММА).
Поставленная задача и технический результат достигаются также за счет того, что способ изготовления пьезоэлектрического генератора включает подготовку двух идентичных модулей, путем нанесения на подложку из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ) слоя электрода в виде прозрачного электропроводящего покрытия оксида индия, легированного оловом (ITO) с возможностью его подключения к внешней электрической цепи, на поверхности слоя электрода методом магнетронного распыления, формируют структуру пьезоэлектрического слоя из цирконата и титаната свинца (ЦТС) путем предварительного нанесения исходного пьезоэлектрический слоя толщиной 50-100 мкм, а затем методом плазменного травления в тлеющем разряде с использованием фотолитографии из исходного слоя (ЦТС) формируют структуру в виде отдельных вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в узлах решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля склеивают друг с другом, совмещая между собой пьезоэлектрические слои, при этом располагают между ними металлическую решетку, узлы которой, с обеих сторон содержащие электропроводящий адгезив, для склеивания модулей, и совмещают с вершинами вертикальных микропьезоэлементов, а пространство между вертикальными пьезоэлементами обоих модулей заполняют изоляционным полимером;
при этом слой электрода в виде прозрачного электропроводящего покрытия получают методом магнетронного напыления из керамической мишени состава окись олова SnO 30% и окись индия InO3 70% в среде смеси аргона и кислорода; нанесение исходного пьезоэлектрического слоя осуществляют магнетронным напылением ВЧ магнетроном из керамической мишени, состава цирконат свинца - PbZrO3 40% и титанат свинца - PbTiO3 60%;
из исходного слоя (ЦТС) формируют структуру в виде отдельных вертикальных микропьезоэлементов;
в качестве металлической решетки используют медную фольгу толщиной 100 мкм;
в качестве электропроводящего адгезива используют электропроводящую композицию на основе сополимера винилхлоридвинилацетата с добавкой мелкодисперсного серебра в соотношении от 70% до 30% соответственно.
в качестве изоляционного полимера используют полиметилметакрилат (ПММА).
Поставленная задача и технический результат достигаются также за счет того, что мобильное устройство содержит встроенный в сенсорный экран пьезоэлектрический генератор по пл. 1-7, который через контроллер соединен со схемой зарядки аккумулятора мобильного устройства.
Техническое решение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - Пьезоэлектрогенератор, поперечное сечение.
Фиг. 2 - Изображение одного модуля пьезоэлектрогенератора.
Фиг. 3 - Поперечное сечение конструкции модуля пьезоэлектрогенератора.
Фиг. 4 - Схема сборки двух модулей пьезоэлектрогенератора.
Пьезоэлектрогенератор состоит из двух идентичных модулей 1 и 2, каждый из которых содержит подложку из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ) 3, с прозрачным электропроводящим покрытием ITO 4 и пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца ЦТС, в виде вертикальных микропьезоэлементов 5, оба идентичных модуля соединены между собой вершинами пьезоэлектрических элементов через металлическую решетку 6, узлы которой с обеих сторон содержат адгезивный слой 7 и при этом расположены на вершинах вертикальных микропьезоэлементов 5, а пространство между вертикальными микропьезоэлементами обоих модулей заполнено изоляционным полимером 8.
Изготовление пьезоэлектрогенератора начинают с подготовки двух идентичных модулей 1 и 2, Фиг. 1. На подложку из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ) 3 магнетронным напылением наносят слой электрода в виде прозрачного электропроводящего покрытия оксида индия, легированного оловом (ITO) 4, из керамической мишени состава, окись олова SnO 30% и окись индия InO3 70% в среде смеси аргона и кислорода. На поверхность электродов, для получения пьезоэффекта наносят исходный пьезоэлектрический слой (ЦТС) магнетронным напылением ВЧ магнетроном из керамической мишени, из цирконата свинца - PbZrO3 40% и титаната свинца - PbTiO3 60%, а затем формируют структуру в виде отдельных вертикальных микропьезоэлементов 5 шириной от 50 до 100 мкм, расположенных равномерно по вей площади слоя в виде узлов решетки со стороной от 200 до 500 мкм. Соотношение размера ширины и расстояние между микропьезоэлементами подобрано таким образом, чтобы обеспечить прозрачность конструкции. Структуру пьезоэлектрического слоя из (ЦТС) формируют методом фотолитографии с помощью нанесения маски из фоторезиста толщиной 15-50 мкм с последующим экспонированием изображения решетки и травлением исходного слоя из (ЦТС) в тлеющем разряде, в результате чего образуется структура, из множества вертикальных микропьезоэлементов, равномерно расположенных по площади слоя соответственно маске. На узлы металлической решетки 6, из медной фольги толщиной 100 мкм с обеих сторон наносят электропроводящий адгезив 7 из электропроводящей композиции, на основе сополимера винилхлоридвинилацетата, с добавкой мелкодисперсного серебра, в соотношении от 70% до 30% соответственно. Оба идентичных модуля 1 и 2 склеивают друг с другом, соединяя пьезоэлектрические слои, посредством совмещения между собой вершин вертикальных микропьезоэлементов 5 и узлов решетки 6, предварительно располагая ее между ними, и механически сдавливают. После этого всю структуру заполняют электроизолирующим полимером, полиметилметакрилатом (ПММА) с добавлением пластификатора, который после полимеризации обеспечивает гибкость и прочность конструкции.
Полученный пьезоэлектрогенратор в виде прозрачной тонкой пленки встраивают в экран мобильного устройства, его электроды соединяют с входом контроллера, а выход контроллера соединяют со схемой зарядки аккумулятора мобильного устройства. При нажатии или при касании поверхности сенсорного экрана мобильного устройства на электродах пьезоэлектрогенратора возникает электрический импульс, который через контроллер формирует зарядный ток аккумулятора. Таким образом, при использовании мобильного устройства одновременно происходит подзарядка его аккумулятора.
Величина электрического импульса зависит от площади касания к экрану и задействованных микропьезоэлеиентов. При величине нажатия в 1 ньютон на одном микропьезоэлементе возникает напряжение 0,06 В, при этом ток, создаваемый одним микропьезоэлеиентом, составляет 10 мА. Если величина касания 0,5 см2, то на этой площади расположено от 600 до 1500 микропьезоэлементов. При суммировании импульсов возникает мощность от 360 до 600 мВт. Этой величины мощности достаточно для подзарядки аккумулятора. Работая в таком режиме, смартфон без дополнительной подзарядки сможет проработать на 70-100% больше, чем в обычном режиме.
Из приведенного примера реализации видно, что заявленный пьезоэлектрический генератор, изготовленный в виде тонкой прозрачной полимерной пьезопленки, обладает достаточным количеством энергии, вырабатываемой при помощи этих пленок. Будучи встроенным в экран или клавиатуру мобильного устройства, смартфона, телефона, планшета и т. д., сам являясь сенсорным устройством, позволит незаметно для пользователя, практически постоянно подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства, путем касания экрана, увеличивая время его автономной работы.
Claims (14)
1. Пьезоэлектрический генератор состоит из двух идентичных модулей, каждый из которых содержит подложку, с прозрачным электропроводящим покрытием в качестве электрода, на поверхности электрода сформирован пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца (ЦТС), толщиной от 50-100 мкм, в виде вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в узлах решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля соединены между собой пьезоэлектрическими слоями через металлическую решетку, узлы которой с обеих сторон содержат адгезивный слой и при этом расположены на вершинах вертикальных микропьезоэлементов, а пространство между вертикальными микропьезоэлементами обоих модулей заполнено изоляционным полимером.
2. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что подложка выполнена из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ).
3. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что электрод в виде прозрачного электропроводящего покрытия выполнен из пленки оксида индия, легированного оловом (ITO).
4. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрический слой формируют из цирконата и титаната свинца (ЦТС).
5. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что металлическая решетка выполнена из медной фольги толщиной 100 мкм.
6. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адгезива используют электропроводящую композицию на основе сополимера винилхлорид-винилацетата с добавкой мелкодисперсного серебра в соотношении от 70% до 30% соответственно.
7. Пьезоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изоляционного полимера используют полиметилметакрилат (ПММА).
8. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора, включающий подготовку двух идентичных модулей, путем нанесения на подложку из пленки полиэтилентерефтолата (ПЭТ) слоя электрода в виде прозрачного электропроводящего покрытия оксида индия, легированного оловом (ITO), методом магнетронного распыления, на поверхности слоя электрода формируют структуру пьезоэлектрического слоя из цирконата и титаната свинца (ЦТС) путем предварительного нанесения магнетронным напылением, исходного пьезоэлектрического слоя толщиной 50-100 мкм, а затем методом плазменного травления в тлеющем разряде с использованием фотолитографии из исходного пьезоэлектрического слоя формируют структуру в виде отдельных вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в узлах решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля склеивают друг с другом, совмещая между собой пьезоэлектрические слои, при этом располагают между ними металлическую решетку, узлы которой, с обеих сторон содержащие электропроводящий адгезив, для склеивания модулей совмещают с вершинами вертикальных микропьезоэлементов, а пространство между вертикальными пьезоэлементами обоих модулей заполняют изоляционным полимером.
9. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора по п. 8, отличающийся тем, что слой электрода в виде прозрачного электропроводящего покрытия (ITO) получают методом магнетронного напыления из керамической мишени состава SnO 30% и InO3 70% в среде смеси аргона Ar и кислорода O2.
10. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора по п. 8, отличающийся тем, что нанесения исходного пьезоэлектрический слоя осуществляют магнетронным напылением ВЧ магнетроном из керамической мишени, состава цирконата свинца - PbZrO3 40% и титаната свинца - PbTiO3 60%.
11. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора по п. 8, отличающийся тем, что структуру в виде отдельных вертикальных микропьезоэлементов из исходного слоя (PZT) формируют методом плазменного травления в тлеющем разряде с использованием фотолитографии.
12. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора по п. 8, отличающийся тем, что металлическая решетка выполнена из медной фольги толщиной 100 мкм.
13. Способ изготовления пьезоэлектрического генератора по п. 8, отличающийся тем, что в качестве электропроводящего адгезива используют электропроводящую композицию на основе сополимера винилхлорид-винилацетата с добавкой мелкодисперсного серебра в соотношении от 70% до 30% соответственно.
14. Мобильное устройство содержит встроенный в сенсорный экран пьезоэлектрический генератор по любому из пп. 1-7, который через контроллер соединен со схемой зарядки аккумулятора мобильного устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014142466/07A RU2570819C1 (ru) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014142466/07A RU2570819C1 (ru) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2570819C1 true RU2570819C1 (ru) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014142466/07A RU2570819C1 (ru) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570819C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643941C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2018-02-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Пьезоэлектрический элемент для установки на гибкой базовой структуре |
| RU2720661C2 (ru) * | 2016-01-18 | 2020-05-12 | Ультера, Инк. | Компактное ультразвуковое устройство, содержащее кольцеобразную ультразвуковую матрицу, электрически соединенную по периферии с гибкой печатной платой, и способ сборки такого устройства |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2162259C1 (ru) * | 2000-04-05 | 2001-01-20 | Комаревский Василий Михайлович | Источник энергии |
| JP2010148169A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Hitachi Maxell Ltd | 携帯型電子機器 |
| US7982370B2 (en) * | 2007-09-12 | 2011-07-19 | Georgia Tech Research Corporation | Flexible nanogenerators |
| US8003982B2 (en) * | 2005-12-20 | 2011-08-23 | Georgia Tech Research Corporation | Stacked mechanical nanogenerator comprising piezoelectric semiconducting nanostructures and Schottky conductive contacts |
| WO2014026127A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-13 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and method for charging a mobile device |
| US20140167563A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Georgia Tech Research Corporation | Piezoelectric generator and method of manufacturing the same |
-
2014
- 2014-10-22 RU RU2014142466/07A patent/RU2570819C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2162259C1 (ru) * | 2000-04-05 | 2001-01-20 | Комаревский Василий Михайлович | Источник энергии |
| US8003982B2 (en) * | 2005-12-20 | 2011-08-23 | Georgia Tech Research Corporation | Stacked mechanical nanogenerator comprising piezoelectric semiconducting nanostructures and Schottky conductive contacts |
| US7982370B2 (en) * | 2007-09-12 | 2011-07-19 | Georgia Tech Research Corporation | Flexible nanogenerators |
| JP2010148169A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Hitachi Maxell Ltd | 携帯型電子機器 |
| WO2014026127A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-13 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and method for charging a mobile device |
| US20140167563A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Georgia Tech Research Corporation | Piezoelectric generator and method of manufacturing the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720661C2 (ru) * | 2016-01-18 | 2020-05-12 | Ультера, Инк. | Компактное ультразвуковое устройство, содержащее кольцеобразную ультразвуковую матрицу, электрически соединенную по периферии с гибкой печатной платой, и способ сборки такого устройства |
| RU2643941C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2018-02-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Пьезоэлектрический элемент для установки на гибкой базовой структуре |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peddigari et al. | Flexible self-charging, ultrafast, high-power-density ceramic capacitor system | |
| Wang et al. | Progress in nanogenerators for portable electronics | |
| JP6339996B2 (ja) | 多層可変素子及び表示装置 | |
| CN104052329B (zh) | 一种柔性发电电源及其柔性显示屏 | |
| US9887346B2 (en) | Apparatus and associated methods | |
| CN103051244B (zh) | 一种纸基柔性发电装置及其制造方法 | |
| Chandrasekhar et al. | Battery-free electronic smart toys: a step toward the commercialization of sustainable triboelectric nanogenerators | |
| CN103684035A (zh) | 多层高功率纳米摩擦发电机 | |
| CN205195598U (zh) | 复合纳米发电机 | |
| EP3196735A2 (en) | Touch sensitive device, display apparatus including the same and method of manufacturing the same | |
| WO2013151590A2 (en) | Triboelectric generator | |
| KR102214474B1 (ko) | 이온성 탄성중합체를 이용한 정전 발전장치 | |
| JP2016127282A (ja) | 多層可変素子及び表示装置 | |
| CN103840710B (zh) | 一种振动能量采集器 | |
| US9660470B2 (en) | Flexible, hybrid energy generating and storage power cell | |
| CN108054951B (zh) | 一种基于多层结构的俘能/储能一体化微纳电池 | |
| CN104578893A (zh) | 应用双聚合物复合膜的摩擦发电机、其制备方法及振动传感器 | |
| Liu et al. | Tuning of highly dielectric calcium copper titanate nanowires to enhance the output performance of a triboelectric nanogenerator | |
| CN105470381A (zh) | 一种发电结构及其制备方法、电子设备 | |
| CN104167950A (zh) | 摩擦发电机 | |
| RU2570819C1 (ru) | Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его | |
| CN104283456B (zh) | 自充电储能装置 | |
| CN204947680U (zh) | 基于手机的充电装置 | |
| CN104166257A (zh) | 一种显示面板及显示装置 | |
| CN104702144A (zh) | 摩擦发电机、摩擦发电装置及显示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160729 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161023 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170704 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181023 |