[实用新型]集成机械能收集与振动检测功能的微器件

说明书

本实用新型揭示了一种集成机械能收集与振动检测功能的微器件，包括：基底层，其上开设有裂纹结构，所述裂纹结构沿所述基底层厚度方向贯穿该基底层，所述裂纹结构具有一封闭的尖端部；振动检测结构，设于所述基底层上且部分覆盖所述裂纹结构，所述振动检测结构用于检测振动信号；机电转换结构，嵌设于所述裂纹结构尖端部一侧的基底层内，所述机电转换结构能够将机械能进行收集并转化成电能。本实用新型的优点包括通过裂纹结构的开设，既可实现对机械能的高效收集也可实现微弱振动信号的高精度检测。

技术领域

本实用新型属于微型智能电子技术领域，具体涉及一种集成机械能收集与振动检测功能的微器件。

背景技术

集成振动信号高精度检测与机械能高效俘获功能的微型器件是整体提升微型智能电子装备感知和续航能力的关键，现有的设计原理和制备方法难以实现。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种集成机械能收集与振动检测功能的微器件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成机械能收集与振动检测功能的微器件及其制备方法，旨在解决现有智能电子装备无法在兼顾微小尺度的同时实现振动信号高精度检测和机械能高效收集的难题。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一实施例中，提供了一种集成机械能收集与振动检测功能的微器件，包括：

基底层，其上开设有裂纹结构，所述裂纹结构沿所述基底层厚度方向贯穿该基底层，所述裂纹结构具有一封闭的尖端部；

振动检测结构，设于所述基底层上且部分覆盖所述裂纹结构，所述振动检测结构用于检测振动信号；

机电转换结构，嵌设于所述裂纹结构尖端部一侧的基底层内，所述机电转换结构能够将机械能进行收集并转化成电能。

作为本实用新型的进一步改进，所述振动检测结构包括与所述基底层相贴合的柔性薄膜基底层，设于所述柔性薄膜基底层上的导电层以及设于所述导电层上的信号导出电极。

作为本实用新型的进一步改进，所述机电转换结构距所述尖端部由近及远依次包括第一导电膜，换能材料层和第二导电膜，其中所述第一导电膜和第二导电膜上分别设置有电能导出电极。

在上述技术方案中，所述机电转换结构设于所述裂纹结构尖端部一侧的基底层上，使得所述机电转换结构位于所述裂纹结构尖端部的应力场内，当含有机械能的外部刺激作用于微器件上时，裂纹结构尖端部的能量集中效应会使得机械能高效聚集到尖端部的应力场内并通过机电转换结构转化成电能传输到后续的电路或存储设备中；振动检测结构设于所述基底层上且部分覆盖所述裂纹结构，当振动信号作用于基底层上时，柔性薄膜基底层会随裂纹结构宽度变化而发生弯曲变形，进而触发导电层对信号进行检测。

作为本实用新型的进一步改进，所述裂纹结构的裂纹宽度为5～50μm。

作为本实用新型的进一步改进，所述裂纹结构自所述基底层的一侧向内凹陷形成，其具有与所述尖端部相对设置的开放部。

作为本实用新型的进一步改进，所述振动检测结构覆盖于所述开放部上。

作为本实用新型的进一步改进，所述柔性薄膜基底层的导电层上开设有纳米级裂纹微结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述纳米级裂纹微结构可通过机械弯曲、有机溶剂诱导膨胀或光诱导膨胀制备形成。

作为本实用新型的进一步改进，所述机电转换结构呈弧形设置，其内弧面与所述尖端部相对设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述振动检测结构内的导电层通过沉积、蒸镀、溅镀或刷涂的方法设于所述柔性薄膜基底层上。