一種設(shè)備及關(guān)聯(lián)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電子裝置、相關(guān)聯(lián)的設(shè)備和方法的領(lǐng)域，并且特別地涉及壓電和壓阻材料。某些公開的方面/實(shí)施例涉及便攜電子裝置，特別是可以手持使用的所謂的手持便攜電子裝置(盡管它們可以在使用中被放置在支架中)。這樣的手持便攜電子裝置包括所謂的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和/或平板計(jì)算機(jī)。
[0002]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)公開的方面/實(shí)施例的便攜電子裝置/設(shè)備可以提供一個(gè)或多個(gè)音頻/文本/視頻通信功能(例如，遠(yuǎn)程通信，視頻通信，和/或文本傳輸，短消息服務(wù)(SMS)/多媒體消息服務(wù)(MMS)/電子郵件功能，交互式/非交互式查看功能(例如，web瀏覽，導(dǎo)航，TV/節(jié)目查看功能)、音樂記錄/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)無(wú)線電廣播錄制/播放)、下載/發(fā)送數(shù)據(jù)的功能、圖像捕捉功能(例如使用(例如內(nèi)置)數(shù)碼相機(jī))和游戲功能。
【背景技術(shù)】
[0003]能量收集是一種過程，通過該過程，從捕獲的外部源(例如，太陽(yáng)能或動(dòng)能)取得能量，并存儲(chǔ)該能量用于小型無(wú)線自主裝置(比如在可穿戴電子裝置和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的那些裝置)。
[0004]本文所公開的設(shè)備及關(guān)聯(lián)的方法可以或者可以不解決這些問題中的一個(gè)或多個(gè)。
[0005]在先公開的文獻(xiàn)的列舉或討論或者本說(shuō)明書中的任何背景不應(yīng)必然地被視為承認(rèn)該文獻(xiàn)或背景是現(xiàn)有技術(shù)的一部分或是公知常識(shí)。本公開的一個(gè)或多個(gè)方面/實(shí)施例可以或者可以不解決背景問題中的一個(gè)或多個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)第一方面，提供了一種設(shè)備，包括:
[0007]壓電轉(zhuǎn)換器層；和
[0008]與壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面電連通的鄰近第一壓阻層，
[0009]所述設(shè)備被配置成使得當(dāng)壓電轉(zhuǎn)換器層變形以產(chǎn)生電荷時(shí)，鄰近壓阻層被配置成控制來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的流動(dòng)。
[0010]變形可以包括施加于材料的任何應(yīng)變。變形可以包括壓縮、彎曲和伸展中的一種或多種。壓電轉(zhuǎn)換器層和/或壓電轉(zhuǎn)換器層可包括彈性材料以允許它們?cè)谧冃魏蠡謴?fù)到原始形狀。變形可以是施加到材料/轉(zhuǎn)換器層的應(yīng)力或力的結(jié)果。
[0011]壓電轉(zhuǎn)換器層和壓阻層的鄰近(例如，接觸/非接觸，直接/間接，具有/不具有直接/間接接觸的覆蓋)可以使得:通過壓電轉(zhuǎn)換器層的變形產(chǎn)生的電場(chǎng)引起壓阻層的電阻與非變形狀態(tài)相比發(fā)生變化，從而控制來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的流動(dòng)。壓電轉(zhuǎn)換器層可以被認(rèn)為是壓電元件。
[0012]所述設(shè)備可以配置成使得:不需要壓阻層的變形來(lái)引起壓阻層的電阻與非變形狀態(tài)相比發(fā)生變化從而控制來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的流動(dòng)。
[0013]壓電轉(zhuǎn)換器層和壓阻層的鄰近可以使得:它們處于物理(例如，直接/間接)接觸中致使壓電轉(zhuǎn)換器層的變形引起壓阻層的變形，從而與非變形狀態(tài)相比改變壓阻層的電阻，從而控制來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的流動(dòng)。壓電轉(zhuǎn)換器層和壓阻層的鄰近可以使得:它們處于物理(例如，直接/間接)接觸中致使壓阻層的變形引起壓電轉(zhuǎn)換器層的變形，該變形使壓阻層的電阻與非變形狀態(tài)相比發(fā)生變化，從而控制來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的流動(dòng)。
[0014]所述設(shè)備可以配置成使得:響應(yīng)于施加到壓電轉(zhuǎn)換器層的機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)，第一壓阻層的電阻減小。
[0015]第一壓阻層可以包括導(dǎo)體-絕緣體復(fù)合材料。導(dǎo)體-絕緣體復(fù)合材料可以是導(dǎo)電元件(例如，金屬)和絕緣材料(例如聚合物粘結(jié)劑)的復(fù)合材料。它們可以通過連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)或量子隧穿來(lái)利用滲透(percolat1n):在無(wú)變形(例如壓縮)的情況下，導(dǎo)電元件分開得太遠(yuǎn)以致于不能導(dǎo)電；當(dāng)施加壓力時(shí)，導(dǎo)電元件可以移動(dòng)得更靠近，并且電子可以通過絕緣體隧穿，或者如果導(dǎo)電元件直接接觸則電子可以直接從一個(gè)導(dǎo)電元件流向另一個(gè)。壓阻層可以例如包括:碳納米管/聚二甲基硅氧烷(PDMS)復(fù)合材料；金屬納米顆粒/聚合物復(fù)合材料；石墨烯/碳納米管(CNT)/聚合物復(fù)合材料；力敏橡膠；和/或量子隧穿復(fù)合材料(QTC) ο
[0016]第一壓阻層可以包括與壓電轉(zhuǎn)換器層(例如直接)接觸的摻雜石墨烯，該摻雜石墨烯的電阻被配置成響應(yīng)于壓電轉(zhuǎn)換器層響應(yīng)于變形所產(chǎn)生的電場(chǎng)而變化。在這樣的情況下，可能的是:不需要第一壓阻層的實(shí)際變形來(lái)控制電荷的流動(dòng)(通過改變摻雜石墨烯的電阻)。在這樣的情況下，第一壓阻層可以不嚴(yán)格被認(rèn)為是壓阻的，因?yàn)椴恍枰獙?shí)際的變形來(lái)提供電阻的變化。
[0017]與在機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)下變成帶負(fù)電荷的壓電導(dǎo)體層表面接觸的η摻雜石墨烯層、或者與在機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)下變成帶正電荷的壓電導(dǎo)體層表面接觸/鄰近的P摻雜石墨烯層將充當(dāng)正壓阻層(盡管可以不需要摻雜石墨烯層的實(shí)際壓縮)。相反，與在機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)下變成帶負(fù)電荷的壓電導(dǎo)體層表面接觸/鄰近的P摻雜石墨烯層、或者與在機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)下變成帶正電荷的壓電導(dǎo)體層表面接觸的η摻雜石墨烯層將充當(dāng)負(fù)壓阻層(盡管可以不需要η摻雜石墨烯層的實(shí)際壓縮)。
[0018]壓電轉(zhuǎn)換器層和第一壓阻層可以配置成是透明的。
[0019]壓阻層的范圍(extent)可以小于壓電轉(zhuǎn)換器層的范圍。例如，壓阻層的表面面積可以小于壓電轉(zhuǎn)換器層的表面面積。這可以允許壓阻層的電容相對(duì)于壓電轉(zhuǎn)換器層的電容而言被減小。
[0020]所述設(shè)備可以包括與公共壓電轉(zhuǎn)換器層鄰近地布置的多個(gè)離散的間隔開的第一壓阻層。這可以允許個(gè)體像素被分別激活和/或每個(gè)離散壓阻層的電容相對(duì)于壓電轉(zhuǎn)換器層的電容而言被減小。
[0021 ] 壓電轉(zhuǎn)換器層可以包括:
[0022]壓電層；
[0023]與壓電層的第一表面直接電連通的第一導(dǎo)電層；和
[0024]與壓電層的相對(duì)的第二表面直接電連通的第二導(dǎo)電層。
[0025]所述設(shè)備可以包括:
[0026]第一電路部分，其:
[0027]經(jīng)由第一壓阻層電連接到壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面；和
[0028]電連接到壓電轉(zhuǎn)換器的相對(duì)的第二表面，
[0029]第一電路部分被配置成存儲(chǔ)由壓電轉(zhuǎn)換器層產(chǎn)生的電荷；以及
[0030]第二電路部分，其連接到:
[0031]壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面；和
[0032]壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第二表面，
[0033]第二電路部分被配置成使電荷能夠在壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第一和第二表面之間被均衡。
[0034]第一電路部分可以包括配置成存儲(chǔ)來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器層的電荷的存儲(chǔ)電容器、超級(jí)電容器或電池。存儲(chǔ)電容器的電容可以大于壓電轉(zhuǎn)換器的本征電容。
[0035]第二電路可以包括電阻器，該電阻器被配置成抵抗壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第一和第二表面之間的電荷均衡。
[0036]所述設(shè)備可以配置成使得:
[0037]當(dāng)壓電轉(zhuǎn)換器層被機(jī)械地加應(yīng)力(例如壓縮)時(shí)，第一壓阻層的電阻小于電阻器的電阻；和
[0038]當(dāng)壓電轉(zhuǎn)換器層未被機(jī)械地加應(yīng)力時(shí)，第一壓阻層的電阻大于電阻器的電阻。
[0039]壓阻層可以包括正壓阻材料或負(fù)壓阻材料。正壓阻材料是在施加機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)時(shí)其導(dǎo)電性增大(且電阻減小)的材料。相反，在施加機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)時(shí)，負(fù)壓阻材料的導(dǎo)電性減小(電阻增大)。優(yōu)選地，壓阻材料具有高開/關(guān)比；例如，正壓阻材料可以在靜止?fàn)顟B(tài)是絕緣體，并且在壓力下是良導(dǎo)體。
[0040]所述設(shè)備可以包括第二壓阻層，該第二壓阻層覆蓋壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第二表面/與壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第二表面鄰近，并與壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第二表面電連通。
[0041]所述設(shè)備可以配置成使得第二壓阻層的電阻響應(yīng)于壓電轉(zhuǎn)換器層的機(jī)械應(yīng)力(例如壓縮)而增大。
[0042]第二壓阻層可以包括與壓電轉(zhuǎn)換器(例如直接)接觸的摻雜石墨烯，該摻雜石墨烯的電阻被配置成響應(yīng)于壓電轉(zhuǎn)換器層響應(yīng)于變形所產(chǎn)生的電場(chǎng)而變化。
[0043]所述設(shè)備可以包括:
[0044]第一電路部分，其:
[0045]經(jīng)由第一壓阻層電連接到壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面；和
[0046]電連接到壓電轉(zhuǎn)換器的相對(duì)的第二表面，
[0047]第一電路部分被配置成存儲(chǔ)由壓電轉(zhuǎn)換器層產(chǎn)生的電荷；以及
[0048]第二電路部分，其:
[0049]連接到壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面；和
[0050]經(jīng)由第二壓阻層連接到壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第二表面，
[0051]第二電路部分被配置成使電荷能夠在壓電轉(zhuǎn)換器層的相對(duì)的第一和第二表面之間被均衡。
[0052]所述設(shè)備可以是或者可以形成觸摸屏、觸摸屏像素、鞋、手表、衣服、便攜式電子裝置或機(jī)械能收集裝置的一部分。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造設(shè)備的方法，該方法包括提供:
[0054]壓電轉(zhuǎn)換器層；和
[0055]與壓電轉(zhuǎn)換器層的第一表面電連通的鄰近第一壓阻層，
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