CN111128551A - 一种基于二氧化硅微球的微电发生器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于二氧化硅微球的微电发生器，该微电发生器为可变电容结构，该微电发生器具有两平行的ITO导电膜，两平行的ITO导电膜分别构成可变电容结构的上电极、下电极，所述可变电容结构具有二氧化硅微球构成的绝缘介质层，两ITO导电膜具有外接的电极及引线。该微电发生器的制备方法包括：利用磁控溅射法制备ITO导电膜；于ITO导电膜上生长二氧化硅微球；利用磁控溅射或者蒸发金属薄膜发制备ITO导电膜的电极及其引线；将具有电极及引线的ITO导电膜组装成微电发生器并完成封装。此微电发生器可以进行快速充放电，循环使用寿命长，使用温度范围大，体积小、重量轻、易弯折，结构简单、不存在电解质泄露且不污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种基于二氧化硅微球的微电发生器及制备方法。
背景技术
电源是驱动设备运行的动力，随着MEMS技术的发展，MEMS传感器、微执行器和微系统的性能逐渐完善，这就要求提供电源的产品也要向微型化、高储能方向发展。微电发生器作为器件的基础元件，已经成为各种MEMS器件及系统独立工作、进入实用化的主要瓶颈，是亟待解决的关键技术问题。因此许多国家都投入大量的人力、物力对微电发生器进行研发。微电发生器可分为微型电池和微型发电装置。微型电池包括微型燃料电池、微型化学能电池、微型锂电池、微型热电池、微型太阳能电池、微型核电池等；微型发电装置主要有微型内燃机发电装置、微型旋转式发电装置和微型振动式发电装置。目前微电发生器存在尺寸大、携带困难、储能密度低、电解质容易泄露、使用寿命短、使用温度范围小等缺点。
发明内容
本发明旨在克服微电发射器的缺点，实现小型电子设备的自给供电，提供了一种基于二氧化硅微球的微电发生器及制备方法，其利用二氧化硅微球和ITO材料制成的可变电容式微小电源，实现快速循环充放电，延长使用寿命。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于二氧化硅微球的微电发生器，该微电发生器为可变电容结构，该微电发生器具有两平行的ITO导电膜，两平行的ITO导电膜分别构成可变电容结构的上电极、下电极，所述可变电容结构具有二氧化硅微球构成的绝缘介质层，两ITO导电膜具有外接的电极及引线。
进一步，所述二氧化硅微球的直径为10nm-50μm。
进一步，所述微电发生器为一个封装件。
一种基于二氧化硅微球的微电发生器的制备方法，该方法包括：
利用磁控溅射法制备ITO导电膜；
于ITO导电膜上生长二氧化硅微球；
利用磁控溅射或者蒸发金属薄膜发制备ITO导电膜的电极及其引线；
将具有电极及引线的ITO导电膜组装成微电发生器并完成封装。
进一步，ITO导电膜是通过磁控溅射法在石英玻璃上生产导电薄膜而成。
进一步，所述二氧化硅微球采用自组装方法制备。
与现有技术相比，本发明的优点为：此微电发生器可以进行快速充放电，循环使用寿命长，使用温度范围大，体积小、重量轻、易弯折，结构简单、不存在电解质泄露且不污染环境。
附图说明
图1为本发明实施例中基于二氧化硅微球的微电发生器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明所采用的技术方案作进一步的说明。
本发明提供了一种基于二氧化硅微球的微电发生器，参见图1，该微电发生器为可变电容结构，该微电发生器100具有两平行的ITO导电膜，两平行的ITO导电膜分别构成可变电容结构的上电极101、下电极103，所述可变电容结构具有二氧化硅微球构成的绝缘介质层102，两ITO导电膜具有外接的电极及引线201，微电发生器的电极及引线连接于负载202。
该微电发生器为一个封装件，通过两个ITO导电膜引出的电极及引线201实现与外部器件的连接。
需要指出的是，在上电极101、下电极103之间具有一排圆球结构，由ITO导电膜构成的上电极101、下电极103均与中间这排圆球接触。在上电极101上表面、下电极103下表面由于采用二氧化硅微球构成的绝缘介质层，从而让上电极101上表面、下电极103下表面不导电。
本发明中上电极101、下电极103之间的圆球起到支撑以及隔开上电极、下电极的效果，而圆球为二氧化硅微球，采用自组装方法制备的微球，其球形的自由能最小，且球形也最容易实现。
本发明提供的微电发生器的工作原理如下：对两个平行的ITO导电膜通电，进行电荷的积累，同时二氧化硅微球在电场的作用下产生形变，更易实现电容的储能；撤掉外部电源，此结构充当微电发生器，释放电能，可给小型电子设备供电。
本发明还提供了一种基于二氧化硅微球的微电发生器的制备方法，该方法包括：
步骤1：设计微电发生器结构及形式，该微电发生器的结构为可变电容结构。
步骤2：利用磁控溅射法在石英玻璃上生长导电薄膜，构成ITO导电膜。
步骤3：在步骤2获得的ITO导电膜上，采用自组装方法生长二氧化硅微球，二氧化硅微球直径尺寸10nm-50μm。
步骤4：将步骤3中的带二氧化硅微球的ITO导电膜，采用磁控溅射或蒸发金属薄膜制作电极及其引线。
步骤5：将前述步骤获得的元件封装成如图1所示的封装件。
两层ITO薄膜用电极及引线与负载连接，形成闭合电路，从而驱动负载电路。
综上，这种微电发生器具有结构新颖，体积小、重量轻、易弯折，可以进行快速充放电，循环使用寿命长，使用温度范围大等优点。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于二氧化硅微球的微电发生器，其特征在于，该微电发生器为可变电容结构，该微电发生器具有两平行的ITO导电膜，两平行的ITO导电膜分别构成可变电容结构的上电极、下电极，所述可变电容结构具有二氧化硅微球构成的绝缘介质层，两ITO导电膜具有外接的电极及引线。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅微球的微电发生器，其特征在于，所述二氧化硅微球的直径为10nm-50μm。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅微球的微电发生器，其特征在于，所述微电发生器为一个封装件。
4.一种基于二氧化硅微球的微电发生器的制备方法，其特征在于，该方法包括：
利用磁控溅射法制备ITO导电膜；
于ITO导电膜上生长二氧化硅微球；
利用磁控溅射或者蒸发金属薄膜发制备ITO导电膜的电极及其引线；
将具有电极及引线的ITO导电膜组装成微电发生器并完成封装。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，ITO导电膜是通过磁控溅射法在石英玻璃上生产导电薄膜而成。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球采用自组装方法制备。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855732A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-02 | Hitachi Ltd | 静電容量型圧力センサ |
| DE102010010348A1 (de) * | 2010-03-05 | 2011-09-08 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Implantierbare Vorrichtung zum Erfassen einer Gefäßwanddehnung |
| CN102820134A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 法国原子能与替代能委员会 | 可变电容系统 |
| CN104588136A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 吴传勇 | 具有高频振动处理的微流器件 |
| US20170108986A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-20 | National Tsing Hua University | Tunable sensing device |
| CN106908176A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-06-30 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 具有微结构化的多相介电层电容式压力传感器及其制法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855732A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-02 | Hitachi Ltd | 静電容量型圧力センサ |
| DE102010010348A1 (de) * | 2010-03-05 | 2011-09-08 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Implantierbare Vorrichtung zum Erfassen einer Gefäßwanddehnung |
| CN102820134A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 法国原子能与替代能委员会 | 可变电容系统 |
| CN104588136A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 吴传勇 | 具有高频振动处理的微流器件 |
| US20170108986A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-20 | National Tsing Hua University | Tunable sensing device |
| CN106908176A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-06-30 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 具有微结构化的多相介电层电容式压力传感器及其制法 |
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| Title |
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| JONG KYUN MOON ET AL: "Electrical power generation by mechanically modulating electrical double layers", 《NATURE COMMUNICATIONS》 * |
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