H01L41 / 083 - представляють собою складальну або багатошарову конструкцію (структуру)
Власники патенту RU 2570819:
Товариство з обмеженою відповідальністю "ПОВЕРФУЛ" (RU)
Недоліком цієї конструкції є вимога ретельного вирощування решітки з вертикальних нанопроводков висотою 200-500 нанометрів і діаметром 20-40 нанометрів і копіткої збірки багатошарової конструкції.
Альтернативу наногенератор з оксиду цинку представляє використання для виготовлення п'єзоелектричних наноструктур цирконата титаната свинцю - ЦТС.
Коли від механічного зусилля зовнішнього середовища гнучкий п'єзоелектричний генератор, маючи вищесказаного структуру в вигляді п'єзоелектричній тонкої плівки, деформується, електрична енергія може бути отримана через перший і другий електроди.
Ця конструкція може бути використана для отримання електроенергії за рахунок зовнішніх механічних рухів, таких як вітер або руху шкіри обличчя людини або в якості датчика для виявлення зовнішніх змін навколишнього середовища.
Завданням запропонованого технічного рішення є створення сенсорного п'єзоелектричного генератора достатньої потужності у вигляді прозорої полімерної пьезопленкі, яка вбудовується в екран мобільного пристрою і практично постійно здатна заряджати акумулятор під час експлуатації мобільного пристрою при торканні екрану.
Поставлена задача і технічний результат досягаються за рахунок того, що пьезоелектрогенератор складається з двох ідентичних модулів, кожен з яких містить підкладку, з прозорим електропровідним покриттям, в якості електрода, з можливістю його підключення до зовнішньої електричного кола, а на поверхні електрода сформований п'єзоелектричний шар з цирконата титаната свинцю, товщиною від 50-100 мкм, у вигляді вертикальних мікропьезоелементов шириною від 50 до 100 мкм, розташованих у вигляді вузлів решітки зі стороною від 200 до 500 мкм, обидва иде тичних модуля з'єднані між собою п'єзоелектричними шарами через металеву решітку, вузли якої з обох сторін містять адгезивний шар і при цьому розташовані на вершинах вертикальних мікропьезоелементов, а простір між вертикальними мікропьезоелементамі обох модулів заповнене ізоляційним полімером;
при цьому підкладка виконана з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ);
електрод у вигляді прозорого електропровідного покриття виконано з плівки оксиду індію, легованого оловом, (ITO);
п'єзоелектричний шар формують з цирконата і титанату свинцю (ЦТС);
металева решітка виконана з мідної фольги товщиною 100 мкм; як адгезиву використовують електропровідну композицію на основі сополимера вінілхлорид-вінілацетату з добавкою дрібнодисперсного срібла в співвідношенні від 70% до 30% відповідно;
як ізоляційний полімеру використовують поліметилметакрилат (ПММА).
Поставлена задача і технічний результат досягаються також за рахунок того, що спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора включає підготовку двох ідентичних модулів, шляхом нанесення на підкладку з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ) шару електрода у вигляді прозорого електропровідного покриття оксиду індію, легованого оловом (ITO) з можливістю його підключення до зовнішньої електричного кола, на поверхні шару електрода методом магнетронного розпилення, формують структуру п'єзоелектричного шару з цирконата і титанат а свинцю (ЦТС) шляхом попереднього нанесення вихідного п'єзоелектричний шару завтовшки 50-100 мкм, а потім методом плазмового травлення в тліючому розряді з використанням фотолітографії з вихідного шару (ЦТС) формують структуру в вигляді окремих вертикальних мікропьезоелементов шириною від 50 до 100 мкм, розташованих в вузлах решітки зі стороною від 200 до 500 мкм, обидва ідентичних модуля склеюють один з одним, поєднуючи між собою п'єзоелектричні шари, при цьому розташовують між ними металеву решітку, вузли якої, по обидва боки зі Ержан електропровідний адгезив, для склеювання модулів, і поєднують з вершинами вертикальних мікропьезоелементов, а простір між вертикальними п'єзоелементами обох модулів заповнюють ізоляційним полімером;
при цьому шар електрода у вигляді прозорого електропровідного покриття отримують методом магнетронного напилення з керамічної мішені складу окис олова SnO 30% і окис індію InO3 70% в середовищі суміші аргону і кисню; нанесення вихідного п'єзоелектричного шару здійснюють магнетронним напиленням ВЧ магнетроном з керамічної мішені, складу цирконат свинцю - PbZrO3 40% і титанат свинцю - PbTiO3 60%;
з вихідного шару (ЦТС) формують структуру в вигляді окремих вертикальних мікропьезоелементов;
в якості металевої решітки використовують мідну фольгу товщиною 100 мкм;
в якості електропровідного адгезиву використовують електропровідну композицію на основі сополимера вінілхлорідвінілацетата з добавкою дрібнодисперсного срібла в співвідношенні від 70% до 30% відповідно.
в якості ізоляційного полімеру використовують поліметилметакрилат (ПММА).
Поставлена задача і технічний результат досягаються також за рахунок того, що мобільний пристрій вбудований в сенсорний екран п'єзоелектричний генератор по пл. 1-7, який через контролер з'єднаний зі схемою зарядки акумулятора мобільного пристрою.
Технічне рішення пояснюється кресленнями.
Фіг. 1 - Пьезоелектрогенератор, поперечний переріз.
Фіг. 2 - Зображення одного модуля пьезоелектрогенератора.
Фіг. 3 - Поперечний перетин конструкції модуля пьезоелектрогенератора.
Фіг. 4 - Схема збірки двох модулів пьезоелектрогенератора.
Пьезоелектрогенератор складається з двох ідентичних модулів 1 і 2, кожен з яких містить підкладку з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ) 3, з прозорим електропровідним покриттям ITO 4 і п'єзоелектричний шар з цирконата титаната свинцю ЦТС, у вигляді вертикальних мікропьезоелементов 5, обидва ідентичних модуля з'єднані між собою вершинами п'єзоелектричних елементів через металеву решітку 6, вузли якої з обох сторін містять адгезивний шар 7 і при цьому розташовані на вершинах вертикальних мікропьезоелементов 5, а просторів між вертикальними мікропьезоелементамі обох модулів заповнене ізоляційним полімером 8.
Виготовлення пьезоелектрогенератора починають з підготовки двох ідентичних модулів 1 і 2, Фіг. 1. На підкладку з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ) 3 магнетронним напиленням наносять шар електрода у вигляді прозорого електропровідного покриття оксиду індію, легованого оловом (ITO) 4, з керамічної мішені складу, окис олова SnO 30% і окис індію InO3 70% в середовищі суміші аргону і кисню. На поверхню електродів, для отримання п'єзоефекту наносять вихідний п'єзоелектричний шар (ЦТС) магнетронним напиленням ВЧ магнетроном з керамічної мішені, з цирконата свинцю - PbZrO3 40% і титанату свинцю - PbTiO3 60%, а потім формують структуру в вигляді окремих вертикальних мікропьезоелементов 5 шириною від 50 до 100 мкм, розташованих рівномірно по вей площі шару у вигляді вузлів решітки зі стороною від 200 до 500 мкм. Співвідношення розміру ширини і відстань між мікропьезоелементамі підібрано таким чином, щоб забезпечити прозорість конструкції. Структуру п'єзоелектричного шару з (ЦТС) формують методом фотолітографії за допомогою нанесення маски з фоторезисту завтовшки 15-50 мкм з наступним експонуванням зображення решітки і травленням вихідного шару з (ЦТС) в тліючому розряді, в результаті чого утворюється структура, з безлічі вертикальних мікропьезоелементов, рівномірно розташованих по площі шару відповідно масці. Згори на них металевої решітки 6, з мідної фольги товщиною 100 мкм по обидва боки наносять електропровідний адгезив 7 з електропровідного композиції, на основі сополимера вінілхлорідвінілацетата, з добавкою дрібнодисперсного срібла, в співвідношенні від 70% до 30% відповідно. Обидва ідентичних модуля 1 і 2 склеюють один з одним, поєднуючи п'єзоелектричні шари, за допомогою поєднання між собою вершин вертикальних мікропьезоелементов 5 і вузлів решітки 6, попередньо розташовуючи її між ними, і механічно здавлюють. Після цього всю структуру заповнюють електроізолюючим полімером, поліметілметакрілатом (ПММА) з додаванням пластифікатора, який після полімеризації забезпечує гнучкість і міцність конструкції.
Отриманий пьезоелектрогенратор у вигляді прозорої тонкої плівки вбудовують в екран мобільного пристрою, його електроди з'єднують з входом контролера, а вихід контролера з'єднують зі схемою зарядки акумулятора мобільного пристрою. При натисканні або при торканні поверхні сенсорного екрану мобільного пристрою на електродах пьезоелектрогенратора виникає електричний імпульс, який через контролер формує зарядний струм акумулятора. Таким чином, при використанні мобільного пристрою одночасно відбувається підзарядка його акумулятора.
1. П'єзоелектричний генератор складається з двох ідентичних модулів, кожен з яких містить підкладку, з прозорим електропровідним покриттям в якості електрода, на поверхні електрода сформований п'єзоелектричний шар з цирконата титаната свинцю (ЦТС), товщиною від 50-100 мкм, у вигляді вертикальних мікропьезоелементов шириною від 50 до 100 мкм, розташованих у вузлах решітки зі стороною від 200 до 500 мкм, обидва ідентичних модуля з'єднані між собою п'єзоелектричними шарами через металеву решітку, вузли якої з обох сторін утримуючі т адгезивний шар і при цьому розташовані на вершинах вертикальних мікропьезоелементов, а простір між вертикальними мікропьезоелементамі обох модулів заповнене ізоляційним полімером.
2. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що підкладка виконана з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ).
3. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що електрод у вигляді прозорого електропровідного покриття виконано з плівки оксиду індію, легованого оловом (ITO).
4. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що п'єзоелектричний шар формують з цирконата і титанату свинцю (ЦТС).
5. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що металева решітка виконана з мідної фольги товщиною 100 мкм.
6. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що в якості адгезиву використовують електропровідну композицію на основі сополимера вінілхлорид-вінілацетату з добавкою дрібнодисперсного срібла в співвідношенні від 70% до 30% відповідно.
7. П'єзоелектричний генератор по п. 1, який відрізняється тим, що в якості ізоляційного полімеру використовують поліметилметакрилат (ПММА).
8. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора, що включає підготовку двох ідентичних модулів, шляхом нанесення на підкладку з плівки поліетілентерефтолата (ПЕТ) шару електрода у вигляді прозорого електропровідного покриття оксиду індію, легованого оловом (ITO), методом магнетронного розпилення, на поверхні шару електрода формують структуру п'єзоелектричного шару з цирконата і титанату свинцю (ЦТС) шляхом попереднього нанесення магнетронним напиленням, вихідного п'єзоелектричного шару завтовшки 50-100 мкм, а потім ме тодом плазмового травлення в тліючому розряді з використанням фотолітографії з вихідного п'єзоелектричного шару формують структуру в вигляді окремих вертикальних мікропьезоелементов шириною від 50 до 100 мкм, розташованих у вузлах решітки зі стороною від 200 до 500 мкм, обидва ідентичних модуля склеюють один з одним, поєднуючи між собою п'єзоелектричні шари, при цьому розташовують між ними металеву решітку, вузли якої, по обидва боки містять електропровідний адгезив, для склеювання модулів поєднують з вершинами вертикальні х мікропьезоелементов, а простір між вертикальними п'єзоелементами обох модулів заповнюють ізоляційним полімером.
9. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора по п. 8, який відрізняється тим, що шар електрода у вигляді прозорого електропровідного покриття (ITO) отримують методом магнетронного напилення з керамічної мішені складу SnO 30% і InO3 70% в середовищі суміші аргону Ar і кисню O2.
10. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора по п. 8, який відрізняється тим, що нанесення вихідного п'єзоелектричний шару здійснюють магнетронним напиленням ВЧ магнетроном з керамічної мішені, складу цирконата свинцю - PbZrO3 40% і титанату свинцю - PbTiO3 60%.
11. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора по п. 8, який відрізняється тим, що структуру в вигляді окремих вертикальних мікропьезоелементов з вихідного шару (PZT) формують методом плазмового травлення в тліючому розряді з використанням фотолітографії.
12. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора по п. 8, який відрізняється тим, що металева решітка виконана з мідної фольги товщиною 100 мкм.
13. Спосіб виготовлення п'єзоелектричного генератора по п. 8, який відрізняється тим, що в якості електропровідного адгезиву використовують електропровідну композицію на основі сополимера вінілхлорид-вінілацетату з добавкою дрібнодисперсного срібла в співвідношенні від 70% до 30% відповідно.
14. Мобільний пристрій містить вбудований в сенсорний екран п'єзоелектричний генератор за допомогою одного з пп. 1-7, який через контролер з'єднаний зі схемою зарядки акумулятора мобільного пристрою.
Винахід відноситься до енергетики і може використовуватися в автономних, резервних, авіаційних енергоустановках.
Використання: для неруйнівного контролю напружено-деформованого стану конструкційний матеріал. Суть винаходу полягає в тому, що ультразвуковий пьезопреобразователь містить корпус з нанесеним на його внутрішню поверхню демпфирующим шаром і розташовану в корпусі призму, демпфер, з'єднаний з корпусом, і з'єднаний з демпфером п'єзоелемент, встановлений на призмі, при цьому в основі призми додатково встановлені плоскопараллельние прямокутні металеві пластини з прокладками між ними, причому металеві пластини мають різні висоти і утворюють ступінчасту піраміду, а розміри плоскопаралельному их прямокутних металевих пластин вибирають виходячи з певних умов.
Винахід відноситься до пьезоелектроніка. Сутність: робоче тіло високовольтного генератора є інерційну масу і пакет з пластин поляризованих композиційних сегнетоелектричних матеріалів з високими значеннями п'єзоелектричного коефіцієнта напруги і заданої для кожної пластини міцністю на стиск.
Винахід відноситься до п'єзоелектричним датчикам і може бути використано, зокрема, в системах діагностики автомобіля і системах автосигналізації. Сутність: датчик включає п`єзоелектричні робоче тіло і систему реєстрації.
Винахід відноситься до електронної техніки, а саме: до області створення магнітоелектричних перетворювачів, які використовуються в якості основи для датчиків магнітних полів, пристроїв СВЧ-електроніки, основи для технології магнітоелектричної запису інформації і для накопичувачів електромагнітної енергії і енергії вібрацій.