CN110134276B - 二维p4x2型材料用作压电材料的用途 - Google Patents

二维p4x2型材料用作压电材料的用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110134276B
CN110134276B CN201910360540.3A CN201910360540A CN110134276B CN 110134276 B CN110134276 B CN 110134276B CN 201910360540 A CN201910360540 A CN 201910360540A CN 110134276 B CN110134276 B CN 110134276B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
touch
touch device
piezoelectric
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910360540.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110134276A (zh
Inventor
邓俊楷
曹慧颖
李陋
刘哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201910360540.3A priority Critical patent/CN110134276B/zh
Publication of CN110134276A publication Critical patent/CN110134276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110134276B publication Critical patent/CN110134276B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials

Abstract

本发明公开了一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途、包含二维P4X2型材料的触摸装置以及二维P4X2型材料压电性能应用原型。二维P4X2型材料具有良好的压电性能为全球首次发现，这为制作压电式触摸装置提供了又一材料库；本发明提供了一种新思路，将具有良好压电性能的二维P4X2型材料用于可触摸领域，如盲人触摸、触摸屏、触摸键盘等；本发明采用模拟方法设计了一种可用于盲人触摸领域的应用原型，使二维P4X2材料优良的压电性能在模拟层面上得到开发使用；将其用于触摸装置中，该装置中二维材料部分会在施加电压的作用下凸起，凸起可以通过触摸感受到，当电场作用消失，该触摸装置恢复原状；可为触摸装置设计各种想要的图案、文字、汉字来用于盲人触摸领域。

Description

二维P4X2型材料用作压电材料的用途
技术领域
本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。
背景技术
对触摸材料的研究一直被大众广泛关注。最近，具有压电性能的触摸材料成为研究热点。这种材料指的是：在外电场作用下，材料会产生压力，这种压力会使材料发生形变，并能被人手触摸到，形变大小与材料本身的压电常数和外界电场有密切关系。对这种新型触摸材料的研究致力于使盲人能够适应智能时代的发展，能够和常人一样与光滑触摸屏幕互动，享受电子科技的乐趣。
本发明中的二维P4X2型材料具有良好的压电性能为全球首次发现，利用其性能制造出了一种触摸装置，并采用模拟方法设计了一种可用于触摸领域的应用原型，使二维P4X2型材料优良的压电性能在模拟层面上得到开发使用。
发明内容
本发明的第一个目的旨在提供一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。
本发明的第二个目的旨在提供一种触摸装置。
本发明的第三个目的旨在采用模拟方法设计一种二维P4X2型材料压电性能应用原型，使二维P4X2材料优良的压电性能在模拟层面上得到开发使用。
本发明所采用的技术方案是，一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。二维P4X2型材料具有良好的压电性能，当为该二维材料施加垂直稳定电场时，该材料会有明显的凸起，该凸起可为人手触摸到，可用作触摸材料。二维P4X2型材料的压电性能具有各向异性，其压电常数数值x方向不同于y方向
进一步地，一种二维P4X2型材料在触摸装置中的用途。该触摸装置可用于盲人触摸、触摸屏、触摸键盘等领域，而这种触摸屏可用于开发基于该触摸屏的其他装置，如在蝶阀控制装置、节能装置等中得到利用。
进一步地，二维P4X2型材料中X为Li、Na、Ni、Co中的一种。
进一步地，二维P4X2型材料中X为Li。
一种触摸装置，包括二维P4X2型材料。
进一步地，还包括基体和电压供应装置，二维P4X2型材料附着在基体上，电压供应装置用于对二维P4X2型材料施加垂直电压。
进一步地，基体选为在施加电压的情况下不发生任何反应，但对电压有很好的传导作用的材料。
进一步地，基体选为光学透明胶膜。光学透明胶膜是一种高分子材料，透明度高，杨氏模量低，导电性能优良并能很好的被二维P4X2型材料附着。
进一步地，二维P4X2型材料为由多块二维P4X2型材料组成，多块二维P4X2型材料组合成图案，如数字、字母、字等，设计的图案可以组合来呈现不同的效果，当为该多块二维P4X2型材料组合成的图案施加垂直电压时，该多块二维P4X2型材料会凸起，凸起会显示所设计的图案。
进一步地，基体的厚度与二维P4X2型材料的厚度相同。
一种二维P4X2型材料压电性能应用原型在模拟层面的应用，二维P4X2型材料压电性能应用原型包括二维P4X2型材料、基体和电压供应装置，二维P4X2型材料附着在基体上，电压供应装置用于对二维P4X2型材料施加垂直电压，二维P4X2型材料压电性能应用原型采用模拟方法实现。
本发明的有益效果是：二维P4X2型材料具有良好的压电性能为全球首次发现，这为制作压电式触摸装置提供了又一材料库；本发明提供了一种新思路，将具有良好压电性能的二维 P4X2型材料用于可触摸领域，如盲人触摸、触摸屏、触摸键盘等；本发明采用模拟方法设计了一种可用于盲人触摸领域的应用原型，使二维P4X2材料优良的压电性能在模拟层面上得到开发使用；将其用于触摸装置中该装置中二维材料部分会在施加电压的作用下凸起，凸起可以通过触摸感受到，当电场作用消失，该触摸装置恢复原状；可为触摸装置设计各种想要的图案、文字、汉字来用于盲人触摸领域。
附图说明
图1为本发明实施例中触摸装置的示意图，其中图a为实施例3中触摸装置原型示意图，图b为实施例3中设计的图案示意图，图c为实施例3中触摸装置原型的使用效果图；
图2为本发明实施例中在100V的稳定电场中工作相同时间时，基体大小和二维材料格子的大小对凸起高度的影响，其中图a为不改变基底大小，只改变附着其上二维材料格子大小的变化趋势图，图b为改变基体大小，改变二维材料格子大小，但始终控制基体面积为格子面积的25倍的变化趋势图，图c为基体大小不变，二维材料大小也不变，改变每个格子之间间距的变化趋势图。
附图标记说明：
1.基体，2.二维P4X2型材料，3.电压供应装置。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
通过第一性原理对二维P4X2(X为Li、Na、Ni、Co)型材料的压电常数进行计算测试，结果如表1所示。
表1第一性原理计算测试的二维P4X2(X：Li、Na、Ni、Co)型材料压电常数
Figure BDA0002046726720000031
通过表1可以看出，当X为Li元素时该P4Li2二维材料较其他P4X2(X：Li、Na、Ni、 Co)二维材料而言具有更好的压电性能。
实施例2
一种触摸装置，包括多块二维P4X2型材料组合成的图案、光学透明胶膜和电压供应装置，多块二维P4X2型材料组合成的图案附着在光学透明胶膜上，电压供应装置用于对二维P4X2型材料施加垂直电压，恒定电场只垂直加载在存在二维P4X2型材料组合成的图案区域，光学透明胶膜的厚度与二维P4X2型材料的厚度相同。该装置可应用于盲人触摸、触摸屏、触摸键盘等领域。
实施例3
为了更好的展示本发明设计的触摸装置，本实施例采用模拟软件Abaqus对触摸装置原型进行模拟。在模拟过程中对于基体材料参数的设置与光学透明胶的完全一致，所以可以认为基体为光学透明胶。本实施例中以P4Li2为例，压电常数为0.5mv/m，如图1b所示，将大小为40×40μm的二维P4Li2材料格子设计成“X”、“J”、“T”、“U”图案，图案组合成“XJTU”，每个图案由相同大小的二维P4Li2材料格子组成，格子数目和图案可以自己设计；如图1a所示，将由二维P4Li2材料设计成的不同图案附着在基体上，基体仅为二维材料提供附着作用，在施加电场条件下基体不会发生任何反应，只具有优良的导电性能，附着的时候注意该二维材料应与基体完全贴合，基体大小为1000×1000μm，只对基体上有二维P4Li2材料的区域施加恒定电场，施加电压大小为100V；如图1c所示，在100V恒定电场下工作1s之后，基底上有二维P4Li2材料的区域会在电场作用下有明显凸起，该凸起能被人手触摸感觉到，设计的图案中每一个格子都呈现明显凸起，而凸起的格子连起来仍然能够显示出其相对应的完整图案，每块二维材料区域的凸起平均可达到约3μm的高度。当基底面积不变，格子大小为60×60μm时，其凸起高度约可达到6.6μm，是格子大小为40×40μm时凸起高度的2.45倍。
当基底大小为2×2cm，每个格子大小为80×80μm，施加电压大小为100V时，工作1s之后每个格子的凸起可达到1.189cm，该高度可被人手触摸到，且该凸起会完整显现出设计的每个图案，盲人在触摸过程中完全可以感知到所触摸的具体图案。
关于基底大小和二维材料格子大小对于凸起高度的影响进行了研究，如图2所示，该图为在100V的稳定电场中工作相同时间时：a)不改变基底大小，只改变附着其上二维材料格子大小的变化趋势图，从图中可以看出，当基底大小不变，附着在其上的二维材料格子大小增加时，在相同的稳定电场下工作相同时间后，每个二维材料格子的凸起高度随格子增大而增大，这种凸起高度的增大基本呈相同倍数变化，这就意味着，在不改变其他条件的状态下只改变二维材料的大小，二维材料区域面积越大，其凸起高度也越大；b)改变基体大小，改变二维材料格子大小，但始终控制基体面积为格子面积的25倍的变化趋势图，从图中可以看出，当基体面积与格子面积始终成相同倍数增大时，格子的凸起高度呈线性增大，这也说明了格子的凸起高度与其面积和基体面积的比有关系；c)基体大小不变，二维材料大小也不变，改变格子间间距后(采用图案“T”来进行测试)凸起变化趋势图，从图中可以看出，当基底大小不变，二维材料格子大小也不变时，改变二维材料格子之间的距离，在相同的稳定电场下工作相同时间之后，发现二维材料格子间的间距由小变大时，“T”图案整体格子的凸起也从小变大，但当格子间间距到一定距离时，整体格子的凸起会达到最高，当间距再增大时，整体格子的凸起高度不再发生变化。
该实施例为可触摸材料应用的原型，在实际生活中，可利用该二维材料设计不同图案、字母等，在不同领域得到更多应用，如：盲人触摸。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途，其特征在于，一种二维P4X2型材料在触摸装置中的用途，使用二维P4X2型材料，利用其压电特性，基于应变凸起提供触摸图案所述二维P4X2型材料中X为Na、Ni、Co中的一种。
2.一种触摸装置，其特征在于，包括二维P4X2型材料，所述二维P4X2型材料中X为Na、Ni、Co中的一种；所述触摸装置使用二维P4X2型材料，利用其压电特性，基于应变凸起提供触摸图案。
3.根据权利要求2所述的触摸装置，其特征在于，还包括基体和电压供应装置，所述二维P4X2型材料附着在基体上，所述电压供应装置用于对二维P4X2型材料施加垂直电压。
4.根据权利要求3所述的触摸装置，其特征在于，所述基体选为在施加电压的情况下不发生任何反应，但对电压有很好的传导作用的材料。
5.根据权利要求3或4所述的触摸装置，其特征在于，所述基体选为光学透明胶膜。
6.根据权利要求3所述的触摸装置，其特征在于，所述二维P4X2型材料为由多块二维P4X2型材料组成，多块所述二维P4X2型材料组合成图案。
7.一种二维P4X2型材料压电性能应用原型在模拟层面的应用，其特征在于，所述二维P4X2型材料压电性能应用原型包括二维P4X2型材料、基体和电压供应装置，所述二维P4X2型材料附着在基体上，所述电压供应装置用于对二维P4X2型材料施加垂直电压，所述二维P4X2型材料压电性能应用原型采用模拟方法实现，所述二维P4X2型材料中X为Na、Ni、Co中的一种。
CN201910360540.3A 2019-04-30 2019-04-30 二维p4x2型材料用作压电材料的用途 Expired - Fee Related CN110134276B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910360540.3A CN110134276B (zh) 2019-04-30 2019-04-30 二维p4x2型材料用作压电材料的用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910360540.3A CN110134276B (zh) 2019-04-30 2019-04-30 二维p4x2型材料用作压电材料的用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110134276A CN110134276A (zh) 2019-08-16
CN110134276B true CN110134276B (zh) 2020-12-15

Family

ID=67575956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910360540.3A Expired - Fee Related CN110134276B (zh) 2019-04-30 2019-04-30 二维p4x2型材料用作压电材料的用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110134276B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112083182B (zh) * 2020-08-10 2021-11-23 西安交通大学 一种二维材料在速度传感器中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734609A (zh) * 2009-12-09 2010-06-16 刘文祥 半导体纳米材料和器件
CN102171766A (zh) * 2008-09-30 2011-08-31 美光科技公司 包含压电应力材料的自旋力矩转移磁性随机存取存储器单元结构
CN103938192A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 厦门大学 一种压电复合材料金属电极的化学沉积制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103095175A (zh) * 2011-11-07 2013-05-08 曾胜克 压力发电装置及自动发光装置
DE102014211465A1 (de) * 2013-08-07 2015-02-12 Pi Ceramic Gmbh Keramische Technologien Und Bauelemente Bleifreier piezokeramischer Werkstoff auf Bismut-Natrium-Titanat (BNT)-Basis

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102171766A (zh) * 2008-09-30 2011-08-31 美光科技公司 包含压电应力材料的自旋力矩转移磁性随机存取存储器单元结构
CN101734609A (zh) * 2009-12-09 2010-06-16 刘文祥 半导体纳米材料和器件
CN103938192A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 厦门大学 一种压电复合材料金属电极的化学沉积制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electric Field Induced Reversible Phase Transition in Li Doped Phosphorene: Shape Memory Effect and Superelasticity;Junkai Deng等;《journal of the American chemical society》;20160404;第4772-4778页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110134276A (zh) 2019-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102141852B (zh) 触摸面板和包含其的电子设备
Roudaut et al. Morphees: toward high" shape resolution" in self-actuated flexible mobile devices
US20190391649A1 (en) Method and apparatus for providing multi-point haptic feedback texture systems
US8345013B2 (en) Method and apparatus for generating haptic feedback from plasma actuation
US10488926B2 (en) Method and apparatus for providing a fixed relief touch screen with locating features using deformable haptic surfaces
US9240296B2 (en) Keyboard construction having a sensing layer below a chassis layer
CN109036148B (zh) 柔性显示面板和柔性显示装置
US20100321335A1 (en) Touch panel and electronic device including the same
Sahoo et al. Tablehop: An actuated fabric display using transparent electrodes
US8866774B2 (en) Low power touch screen overlays for providing tactile feedback
CN105373277B (zh) 透明触摸屏显示器中的触觉反馈和电容性感测
CN110134276B (zh) 二维p4x2型材料用作压电材料的用途
US20240019322A1 (en) Resistive pressure sensor with improved structure design
CN103513839B (zh) 随触即用输入装置以及操作方法
CN208092594U (zh) 电子设备
CN207965761U (zh) 电子设备
CN104850256B (zh) 电子设备的触摸屏上的虚拟按键的物理存在
CN206421361U (zh) 触摸屏及电子装置
CN208092690U (zh) 电子设备
CN208367571U (zh) 电子设备
KR102099393B1 (ko) 반사형 표시 장치
CN207182259U (zh) 触摸屏式键盘
CN208224907U (zh) 电子设备
CN108519853A (zh) 电子设备
CN208506632U (zh) 电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201215