[发明专利]用于制造压电体的装置、系统和方法

说明书

本公开是并且包括用于制造压电体的至少设备、系统和方法。所述设备、系统和方法可包括至少第一辊和端部辊；连续的可印刷基材卷，所述连续的可印刷基材卷在所述第一辊和所述端部辊转动时至少从所述第一辊延伸到所述端部辊；至少一个打印机，该打印机用于将压电材料打印到所述连续的基材卷上，以形成多个所述压电体；以及电场发生器，随着连续的基材卷从所述第一辊滚动到所述端部辊，所述电场发生器轮询压电材料。所述轮询的电场发生器可以包括电晕场发生器。

相关申请

本申请相关于并要求于2017年11月30日提交的名称为“用于制造压电体的装置、系统和方法”的第15/828,111号美国申请的优先权，并且将其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本公开大致涉及压电体(Piezoelectronics)，并且更具体地涉及用于制造压电体的装置、系统和方法。

背景技术

压电换能器在本领域中被很好地理解为响应于机械运动或应力而产生电信号，或者相反地，响应于电信号而产生机械运动或应力。压电材料提供典型的压电换能器的活性层，其通常使用铸造工艺制造。在其自然状态下，典型的铸造压电材料由大量微观电偶极子组成，这些电偶极子具有随机取向，从而使压电材料的总极化为零。当受到应力时，具有零总极化的压电材料将以仅非常小的响应对机械力起反应，并且由此仅具有非常弱的压电效应。因此，为了增强压电敏感材料的响应性，材料的固有偶极子必须最初在预期施加的力的方向上取向。这种迫使偶极子在一致的方向上取向的过程被称为轮询(polling)。

间歇过程轮询通常通过在足够的时间周期内在规定的方向上向压电材料施加非常强的电场来实现。在去除电场之后，压电材料中的大部分偶极子将保持特定的取向。因此，轮询压电材料的过程类似于磁性材料的磁化，其中施加足够大的磁场以对准磁性材料的内部磁偶极矩。

批处理轮询具有显著的缺点，至少在于在给定时间仅有单“批”压电材料暴露于轮询处理。该批次一旦被轮询，就必须从批处理中移除，然后将新的一批压电材料插入轮询处理中，暴露于轮询电场，并从处理中移除，对于每个处理的批次依此类推。因此，分批过程增加了生产时间，使生产量最小化，并且由于在每个分批过程之前和期间需要开始时间、结束时间和停机时间因此会对成本效率产生不利影响。

压电换能器可以用于各种情况。例如，压电传感器可以用于监测和致动，诸如用于监测心跳、睡眠质量、流量控制、提供超声、保健方面、温度、力、振动、水合、平衡、流动等。压电传感器也可用于提供人机接口，并且接口触觉反馈，例如代替电容触摸技术，可用于提供嵌入式触觉反馈，提供虚拟现实接口，提供抓握感测、触觉感测、压力感测等。压电传感器还可以允许能量采集，例如为胆汁可植入传感器供电，并且可以用于提供自主传感器或采集能量以提供照明，并且可以与物联网结合使用，以提供微型发电、自供电医疗设备、无线传感器网络、加速度计和陀螺仪传感器和采集器，或者可以用于替代电池等。

压电传感器也可用于制造环境，例如提供机器、传感器、工程重组、夹持监控，或提供用于制造的可穿戴传感器，以及用于许多其它制造环境，这部分地是由于压电传感器的小、薄、柔性和耐用性质。压电体还可例如通过提供薄膜扬声器和头戴式耳机、紧凑且柔性的音频装置、高分辨率超声成像(例如可在20-50MHz下操作)、用于控制和语音识别的麦克风和声传感器、自主音频传感器等来提供对声学和音频技术的增强。当然，由于压电元件的薄的、耐用的性质，并且不需要压电元件接收外部电力，所有前述和无数其它技术，例如假肢，可以受益于压电元件的使用。然而，压电电子器件的制造效率低，这部分地是因为需要上述批量轮询处理，所以在所有上述领域中压电电子器件的有用性水平在现有技术中受到限制。

因此，需要一种更有效地制造压电体的装置、系统和方法。

发明内容