CN116348747A - 具有集成机械波传感器的功能化物体以及关联生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能化物体(100)，该功能化物体具有至少一个机械波传感器(10)，该机械波传感器向该物体提供振动和变形检测能力。该机械波传感器(10)包括：敏感单元(11)，该敏感单元具有小于或等于50微米的厚度，并且包括由单晶或多晶压电材料制成的有源层(1)、以及与有源层接触并且在敏感单元的第一表面处可接近的两个电极(2、3)；以及支承层，该支承层与敏感单元(11)的第二表面成一体并且与物体(100)成一体。该功能化物体(100)包括至少两个导电带(20)，所述至少两个导电带被设置在敏感单元(11)的第一表面上和该物体的表面(100a)上，各个带皆将电极连接至电触点焊盘(30)。本发明还涉及用于生成这种功能化物体的方法。

Description

具有集成机械波传感器的功能化物体以及关联生产方法
技术领域
本发明涉及具有机械波检测能力的功能化物体的领域。本发明涉及通过在物体的表面上集成机械波传感器而被功能化的所述物体。
背景技术
机械波的检测和测量在许多领域中是必不可少的，例如，包括：设备的预防性维护、开发、监督、校准或监测(以确保安全)。应用领域可以扩展到消费设备、工具和工业设备(泵等)、以及陆地或空中交通工具。
应当回想到，机械波是一种在材料介质中传播扰动而不传输物质的现象。扰动对应于材料介质的多个点的机械特性(速度、位置、能量等)的变化；它包括振动和变形。
对于所有工业或运输相关的应用，振动或变形的精确测量通过最大化设备正常运行时间、最小化维护成本以及避免紧急维修而构成主要优势。
现今，振动测量是通过后验地安装至待功能化的物体(设备或设备的零件)的分立装置来进行的。安装可以特别是通过螺纹连接来完成，在连接件(连接线)处具有特殊预防措施，在操作期间不得振动；否则，振动测量会受到误差的严重污染。
因此，机械波测量的折衷是受性能x集成x成本的一致性(congruence)支配的。包括检测范围(频率)、精度(信噪比)、以及与环境的兼容性的性能水平必须足够。测量装置的体积和质量必须足够小，以使所述装置的集成不会对系统或目标设备产生负面影响。最后，组装和信号处理成本必须保持合理以促进检测解决方案的广泛部署。
用于检测振动和变形的装置通常由压电材料制成。压电材料可以由固体陶瓷组成，举例来说，如钛锆酸铅(titano-zirconate，PZT)；或者由聚合物组成，诸如特别是聚偏二氟乙烯三氟乙烯(polyvinylidene difluoride trifluoroethylene，PVDF-TrFE)。
陶瓷的优点是赋予传感器随时间和温度的稳定性以及高性能；不过，缺点来自于传感器的质量(其需要平衡重量以消除传感器的固有频率)及其易碎性(这需要对集成参数产生负面影响的大体积保护封装)。而且，基于厚陶瓷层(厚度介于150微米与几毫米之间)的这种传感器没有开辟在软且有柔性的零部件上集成的可能性。
基于压电聚合物的传感器是固有柔性的，因为可实现非常薄的聚合物层(从几微米到几十微米)；然而，性能水平和耐温性比陶瓷低得多。压电聚合物还遭受极化不稳定性，这影响它们随时间的可靠性。
发明内容
本发明涉及现有技术的替代解决方案，其目的是满足广泛使用该解决方案所需的性能、集成以及成本目标。本发明特别涉及一种通过在物体的表面上集成陶瓷机械波传感器及其连接件而被功能化的所述物体。
本发明的概述
本发明涉及一种功能化物体，该功能化物体设置有至少一个机械波传感器，该机械波传感器向该物体提供振动和变形检测能力，该功能化物体的显著特征在于，机械波传感器包括：
-敏感单元，该敏感单元具有小于或等于50微米的厚度，并且包括由单晶或多晶压电材料制成的有源层、以及与该有源层接触并且在敏感单元的第一表面处可接近的两个电极，
-支承层，该支承层被固定至敏感单元的第二表面并且被固定至该物体。
该功能化物体还包括至少两个导电带，所述至少两个导电带被设置在敏感单元的第一表面上和该物体的表面上，各个导电带皆将电极连接至电触点焊盘。
单独地或者以任何可行的组合采取的根据本发明的有利特征：
·支承层由与构成该物体的材料相同的或者能够被粘附至构成该物体的材料的材料构成；
·将支承层的全部或部分与该物体的材料集成或者集成到该物体的材料中；
·压电材料选自钛锆酸铅(PZT)、氮化铝(aluminum nitride，AlN)、氧化锌(zincoxide，ZnO)、钽酸锂(lithium tantalate，LiTaO3)、铌酸钾(potassium niobate，KNbO3)、铌酸锂(lithium niobate，LiNbO3)、铌酸铅镁钛(lead magnesium niobate titanium，PMN-PT)、石英、钛酸锶(strontium titanate，SrTiO3)、钛酸钡(barium titanate，BaTiO3)；
·有源层至少在第一表面一侧上具有为皱纹形式的表面起伏；
·该功能化物体由选自诸如热塑性聚合物的塑料、金属、碳纤维基质以及其它复合材料中的至少一种材料构成，不包括在1Hz至40kHz的频率范围内具有大于0.6的吸声系数的材料；
·支承层是由选自聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)、高密度聚乙烯(high-densitypolyethylene，HDPE)、聚丙烯聚氯乙烯(polypropylene polyvinyl chloride，PVC)、丙烯腈苯乙烯(acrylonitrile styrene，SAN)、缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate，PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、聚醚砜聚乙烯醚(polyethersulfone polyethylene ether，PPE)、聚酰胺(polyamide，NYLON)、聚苯硫醚(poly(phenylene sulfide)，PPS)、碳纤维基质中的材料形成的；
·支承层的厚度介于10微米与1mm之间；
·该功能化物体包括多个机械波传感器；
·所述多个机械波传感器共用同一支承层；
·敏感单元在其第一表面和第二表面处具有介于500μm与20cm之间的横向尺寸；
·该功能化物体形成载具或建筑物结构部件、发动机零件、自行车框架、工业或家用设备盖等。
本发明还涉及用于生产如上所述的功能化物体的方法。所述生产方法包括以下步骤：
a)供应机械波传感器，该机械波传感器包括：
-敏感单元，该敏感单元具有小于或等于50微米的厚度，并且包括由单晶或多晶压电材料制成的有源层、以及与该有源层接触并且在敏感单元的第一表面处可接近的两个电极，
-支承层，该支承层具有前表面和后表面，该支承层的前表面被固定至敏感单元的第二表面，
b)通过模制、通过注塑或者通过三维打印来以固体材料形成物体，
c)将机械波传感器固定至该物体
-或者在步骤b)期间，通过以这样的方式来定位所述机械波传感器，即，使得支承层的后表面至少与形成该物体的材料接触或者集成到形成该物体的材料中，并且使得电极在形成该物体时仍保持可接近，
-或者在步骤b)之后，通过粘附来将支承层的后表面安装(fix)在所形成的物体的表面上，
d)将两个导电带沉积在敏感单元的第一表面上和该物体的表面上，各个导电带皆将电极连接至被设置在所述表面上的电触点焊盘。
单独地或者以任何可行的组合采取的根据本发明的有利特征：
·在步骤a)中设置的机械波传感器包括被设置在支承层的后表面上的临时转运(handling)层，并且该临时转运层在将机械波传感器固定在该物体上的步骤c)之前被去除；
·步骤a)包括提供共用同一支承层的多个机械波传感器，并且步骤c)包括将所述多个机械波传感器同时固定至该物体；
·步骤d)是通过丝网印刷、通过喷涂、通过电解生长或者通过金属的直接激光烧结来执行的。
附图说明
参照附图，根据下面的详细描述，本发明的其它特征和优点将变清楚，其中：
图1示出了旨在集成到根据本发明的功能化物体中的机械波传感器的敏感单元的变体；
图2、图3a、图3b以及图4示出了旨在集成到根据本发明的功能化物体中的机械波传感器的变体；
图5a和图5b示出了根据本发明的功能化物体；
图6示出了根据本发明的第一实施方式的用于生产功能化物体的方法的步骤；
图7示出了根据本发明的用于生产功能化物体的方法的步骤。
附图是示意性表示，为了便于阅读，没有必要按比例绘制。附图中相同的标号可以被用于相同类型的要素。
各种可能性(在以下描述中例示和/或详述的变体和实施方式)要被理解为不是相互排斥的，并且可以彼此组合。
具体实施方式
本发明涉及一种功能化物体100，该功能化物体设置有至少一个机械波传感器10，该机械波传感器向该物体100提供振动和变形检测能力。如前面所陈述的，振动和变形的检测和测量可以证明在各种领域中是重要的，特别是预期某些机械零件的劣化：例如，随着这些零件中出现裂纹或其它结构缺陷，声波的频率特征图将发生改变，并且可以在零件断裂或者出现其它严重故障之前发出警告。不形成穷尽列表，功能化物体100可以特别地由以下各项组成：
-载具结构部件，例如，飞机机翼、汽车底盘、自行车框架等的全部或部分，
-发动机零件，例如，化油器盖、涡轮部件、轴、轴承等，
-建筑物结构部件，
-一件工业或家用设备(例如，泵)等。
-通常，由复合材料制成的零件，其疲劳或断裂建模是复杂的，并且其可以极大地受益于机械波传感器的存在以预测其结构中缺陷的出现。
根据本发明的功能化物体100包括机械波传感器10，该机械波传感器包括被固定至支承层12的敏感单元11，该支承层被固定至物体100。
敏感单元11通常采用标签的形式，其主表面11a、11b(后续被称为第一表面11a和第二表面11b)在图1的平面(x、y)中延伸。该敏感单元在平面(x、y)中的横向尺寸介于0.2mm与几cm之间，典型地介于0.5mm与5cm之间。传感器10的敏感单元11还具有小于或等于50微米、有利地小于或等于30微米的总厚度(沿着图中的z轴)。该敏感单元包括由陶瓷型压电材料制成的有源层1、以及与有源层1接触并且在敏感单元11的第一表面11a处可接近的两个电极2、3。压电材料(单晶或多晶)例如选自钛锆酸铅(PZT)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸钾(KNbO3)、铌酸锂(LiNbO3)、铌酸铅镁钛(PMN-PT)、石英、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)。
有源层1的厚度典型地介于500nm与40微米之间。
根据一有利实施方式，有源层1至少在敏感单元11的第一表面11a一侧上具有为皱纹形式的表面起伏。在文献WO2015/055788、WO2015/055783以及WO2015/055786中描述了用于形成这种表面起伏的方法，并且例如应用于生产本发明的敏感单元11。
敏感单元11的电极2、3由金属材料制成并且与有源层1紧密接触：它们收集在有源层1变形期间因压电效应而产生的电荷。特别是当有源层1经受机械波时，出现该有源层的变形。在电极2、3的端子处产生的电信号表示与机械波相联系的变形的强度和频率。
如图1所示，两个电极2、3在单元11的第一表面11a处是可接近的。通常，将电极2、3设置在有源层1的任一侧上，也就是说，设置在敏感单元11的第一表面11a一侧上和第二表面11b一侧上，以便受益于有源层1的整个厚度上的压电效应。因此，在图1的配置(a)中，电极3包括：处于第二表面11b的下部3'、设置在有源层1的边缘上的侧部3"以及处于敏感单元11的第一表面11a的上部。在图1的配置(b)中，导电通孔3"电连接电极3的下部3'和上部。在这两种配置中，两个电极2、3在敏感单元11的第一表面11a处是可接近的。
电极2、3的厚度(沿着z轴)通常介于50nm与25微米之间。它们可以包括选自铝、金、钛、银、钨、铜、镍或导电金属合金中的导电材料；它们还可以包括扩散阻挡型的其它层(氮化钛TiN、氮化钽TaN、氮化钨WN)。
机械波传感器10还包括支承层12，该支承层的前表面12a被固定至敏感单元11的第二面11b(图2)。支承层12的厚度通常介于10微米与1mm之间，例如200微米。
有利地，支承层12由与构成功能化物体100的材料相同的或者能够粘附至所述材料的材料构成。实际上，如以下将参照根据本发明的生产方法的实施方式描述的，支承层12可以例如在模制、注塑或三维打印步骤期间被集成到物体100的材料中：因此，重要的是，支承层12的材料与物体100的材料兼容，并且允许到功能化物体100的材料中的可靠且质量集成。
在不限于此的情况下，该功能化物体可以由选自诸如热塑性聚合物的塑料、金属、碳纤维基质、玻璃纤维、芳族聚酰胺织物、高分子量聚丙烯、天然纤维、玄武岩纤维、以及其它复合材料中的至少一种材料来构成，不包括在1Hz至40kHz的频率范围内具有大于0.6的吸声系数的材料。可理解的是，具有过高吸声系数的材料与根据本发明的集成机械波传感器10的测量原理不兼容。因此，功能化物体100是由允许声波充分传播的一种(或更多种)材料形成的。
举例来说，支承层12是由选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈苯乙烯(SAN)、缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜聚乙烯醚(PPE)、聚酰胺(NYLON)、聚苯硫醚(PPS)、聚环氧化物、以及碳纤维基质中的材料形成的。
根据第一变体，支承层12具有与敏感单元11(图2)基本相同的横向尺寸(在平面(x、y)中)。
根据第二变体，支承层12的尺寸大于单元11的尺寸，如图3a(在截面中)和图3b(在平面图中)所例示的：敏感单元11例如表示被设置在充当支承层12的较大尺寸的片材上的标签。这样的构造可以在敏感单元11附接至功能化物体100期间促进该敏感单元的定位；这将参照作为本发明的主题的生产方法来进行描述。仍在第二变体中，可以在同一支承层12上具有多个敏感单元11(图3b)。这特别地允许在同一物体100上集成多个机械波传感器10，所述传感器10共用同一支承层12。该变体还允许在将组件(传感器10)集成在可以是平坦或弯曲的物体100上之前，将敏感单元11容易且精确地定位在平坦支承层12上。
最后，根据第三变体，机械波传感器10包括被临时附接至支承层12的后表面12b的转运层13(图4)。当传感器10的总厚度较小(特别是小于50微米，甚或小于20微米)时，该转运层13使得尤其可以转运传感器10。举例来说，该转运层可以由由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的自粘塑料膜组成。转运层13是临时的并且旨在在将传感器10固定至物体100之前被去除。
因此，无论所考虑的变体如何，支承层12的后表面12b都被固定至物体100上，举例来说，如图5a所例示的。
根据本发明，功能化物体100还包括至少两个导电带20，所述至少两个导电带被设置在敏感单元11的第一表面11a上和物体100的表面100a上(图5a)。各个带20皆将电极2、3电连接至电触点焊盘30。带20可以由选自银、铜、铝、或碳基膏中的材料制成。
因此，旨在在触点焊盘30处重新获得由传感器10产生的电信号，并且将该信号传送至控制器或者能够处理和解释该信号的电子单元。
将这些带沉积并固定至功能化物体100的表面100a。这使得可以消除机械波传感器10的连接件的任何振动问题，该问题易于使所述传感器的测量受到误差的污染。
在一些情况下，可以将绝缘膜40设置在导电带20上、机械波传感器10上以及物体100的表面100a的一部分上，以便绝缘和保护组件(图5b)。
在图5a和图5b的示例中，功能化物体100采取平盖的形式，以便于其表示。当然，它可以采取任何形状，平坦的、弯曲的或者更复杂的，这取决于所针对的区域和应用。
由于如前所述的传感器10的集成，根据本发明的功能化物体100能够准确地检测在物体中逐渐形成的机械波(振动或变形)。敏感单元11基于晶体压电材料，其给出了出色的灵敏度和高测量可靠性。而且，敏感单元11的小厚度避免了必须采取关于有源层1的晶体的固有频率的对策。被直接沉积在物体100的表面100a上的导电带20允许有效的连接性，这不会对传感器10的测量贡献噪声。而且，具有其连接件20的机械波传感器10因其尺寸及其组成而仅对功能化物体100贡献非常小的附加质量。
最后，机械波传感器10因其支承层12而特别容易集成到物体100中：将支承层12固定至所述物体100或者所述物体100的材料中，使得可以将一个或更多个敏感层10容易且精确地定位在物体100的关注区域中。
本发明还涉及如上所述的功能化物体100的生产方法。该生产方法包括供应机械波传感器10的第一步骤a)。该机械波传感器包括被固定至支承层12的敏感单元11。敏感单元11和支承层12的特征是如先前所述的特征，因此这里不再重复。
敏感单元11可以通过已知的粘合技术装配在支承层12上。另选地，可以将支承层12沉积在敏感单元11的第二表面上，例如通过离心涂布(“旋涂”)或带铸、浸渍(“浸涂”)、喷射沉积“喷涂”)或丝网印刷。特别地，可以参考T.Dufay等人的涉及将PZT薄膜转移到聚合物基板上的工艺的公开出版物(“New process for transferring PZT thin film ontopolymer substrate”,2016Joint IEEE International Symposium on the Applicationsof Ferroelectrics,European Conference on Application of Polar Dielectrics,andPiezoelectric Force Microscopy Workshop(ISAF/ECAPD/PFM))。
在该工艺的步骤a)中，将一个或更多个敏感层11(用于分别形成一个或更多个机械波传感器10)固定至支承层12，并且可以通过已知技术(例如，“拾放(pick and place)”)精确地定位在该支承层上。
然后，该方法包括以固体材料形成旨在被功能化的物体100的步骤b)。该步骤基于模制、热成型、注塑或三维打印，这些技术是本领域已知的。
物体100例如可以由选自塑料(诸如热塑性聚合物)、金属、碳纤维基质、玻璃纤维、芳族聚酰胺织物、高分子量聚丙烯、天然纤维、玄武岩纤维、以及其它复合材料或前述材料的组合中的至少一种材料来构成。根据本发明，物体100由在1Hz至40kHz的频率范围内具有小于或等于0.6的吸声系数的一种或更多种材料构成，以便允许机械波在所述材料中传播。
该生产方法还包括将机械波传感器10固定至物体100的步骤c)。该步骤可以根据不同的实施方式来执行。
根据第一实施方式，在步骤b)期间，通过以这样的方式定位所述传感器10来完成该固定步骤，即，使得支承层12的后表面12b至少与形成物体100的材料接触或者被集成到形成物体100的材料中，并且使得电极2、3在形成物体100时仍保持可接近。
在图6所示的示例中，传感器10通常通过真空夹持(vacuum gripping)系统保持在模具200中；电极2、3被放置在模具200的侧面上(图6(a))。旨在形成物体100的材料(举例来说，如上面提及的热塑性材料或复合材料)被引入到模具中并经受允许模制物体100的温度和压力条件(图6(b))。另选地，在将组件引入模具200之前，将传感器10与旨在形成物体100的材料组合。
当从模具200中去除物体100时，机械波传感器10被集成到物体100的材料中。如果支承层12的材料被选择为与物体100的材料相同，或者就粘附性而言与物体100的材料兼容，并且与用于形成物体100的技术兼容，则该集成是更加可靠的：支承层12的全部或部分材料可以与物体100的材料混合或者可以相互扩散。由晶体和金属材料制成的敏感单元11容易支持用于形成物体100的所述技术。
根据第二实施方式，在步骤b)之后，通过粘附将支承层12的后表面12b安装在所形成的物体100的表面100a上来固定机械波传感器10。可以借助于粘合剂(举例来说，如氰基丙烯酸酯或丙烯酸粘合剂)、通过热压或者通过溶解来获得粘合。
根据所述实施方式中的一个或另一个，步骤a)可以包括供应共用或者不共用同一支承层12的多个机械波传感器10，如参照图3b所提及的。这种情况下，步骤c)包括将所述多个机械波传感器10同时固定至物体100。在传感器10共用同一支承层12的特定情况下，可以想象支承层具有适于精确地将传感器10定位在模具200中或者定位成与它们必须被集成或组装在其上的物体100相对的特定形状和/或尺寸。通过支承层12在模具200中的适当定位，还容易向物体100的难以接近的区域(例如，角落)提供传感器10，在知道物体100的几何形状的情况下，敏感单元11已经被预先分布在支承层12上。
根据也与前面提及的第一实施方式和第二实施方式兼容的变体，在步骤a)中设置的机械波传感器10包括被设置在支承层12的后表面12b上的临时转运层13。这样的层13在将机械波传感器10固定至物体100的步骤c)之前被去除。
在将机械波传感器10固定至物体100的表面100a上之后(图7(a))，根据本发明的生产方法包括将两个导电带20沉积在传感器10的敏感单元11的第一表面11a上和物体100的表面100a上的步骤d)(图7(b))。各个导电带20皆将电极2、3电连接至被设置在所述表面100a上的电触点焊盘30。可以实现向触点焊盘30的表面和/或电极2、3的表面施加的脱氧处理(例如，基于稀酸)，以保证与带20的导电接触。
在实践中，步骤d)可以通过丝网印刷、通过喷涂、通过电解生长或者通过金属的直接激光烧结来执行。
有利地，在形成导电带20之后，将绝缘层40沉积在传感器10上、所述带20上以及物体100的表面100a的一部分上，以绝缘和保护组件。
绝缘层40例如由环氧树脂、聚氨酯、甚或硅酮(例如，冷硫化硅酮弹性体，或者用于“室温硫化”的RTV)来制成；该绝缘层可以通过丝网印刷、涂覆、喷涂等来沉积。
当然，本发明不限于所描述的实施方式，并且可以在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，添加其另选实施方式。

Claims (13)

1.一种功能化物体(100)，所述功能化物体由在从1Hz到40kHz变动的频率范围内具有小于0.6的吸声系数的材料构成，并且设置有至少一个机械波传感器(10)，所述机械波传感器向所述物体提供振动和变形检测能力，所述功能化物体(10)的特征在于，所述机械波传感器(10)包括：
-敏感单元(11)，所述敏感单元具有小于或等于50微米的厚度，并且包括由单晶或多晶压电材料制成的有源层(1)、以及与所述有源层(1)接触并且在所述敏感单元(11)的第一表面(11a)处能够接近的两个电极(2、3)，
-支承层(12)，所述支承层由与构成所述物体(100)的所述材料相同的材料构成或者由能够粘附至构成所述物体的所述材料的材料构成，所述支承层被固定至所述敏感单元(11)的第二表面(11b)并且被固定至所述物体(100)，所述支承层(12)被集成到所述物体(100)的所述材料中，
并且，所述功能化物体(100)包括至少两个导电带(20)，所述至少两个导电带被设置在所述敏感单元(11)的所述第一表面(11a)上和所述物体(100)的表面(100a)上，各个带(20)皆将电极(2、3)连接至电触点焊盘(30)。
2.根据前一权利要求所述的功能化物体(100)，其中，所述压电材料选自钛锆酸铅(PZT)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸钾(KNbO3)、铌酸锂(LiNbO3)、铌酸铅镁钛(PMN-PT)、石英、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，其中，所述有源层(1)至少在所述第一表面(11a)一侧上具有为皱纹形式的表面起伏。
4.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，所述功能化物体是由选自诸如热塑性聚合物的塑料、金属、碳纤维基质、玻璃纤维、芳族聚酰胺织物、高分子量聚丙烯、天然纤维、玄武岩纤维、以及其它复合材料中的至少一种材料构成的。
5.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，其中，所述支承层(12)是由选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈苯乙烯(SAN)、缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜聚乙烯醚(PPE)、聚酰胺(NYLON)、聚苯硫醚(PPS)、聚环氧化物、碳纤维基质中的材料形成的。
6.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，其中，所述支承层(12)的厚度介于10微米与1mm之间。
7.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，所述功能化物体包括多个机械波传感器(10)。
8.根据前一权利要求所述的功能化物体(100)，其中，所述多个机械波传感器(10)共用同一支承层(12)。
9.根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体(100)，所述功能化物体形成载具或建筑物结构部件、发动机零件、自行车框架或者工业或家用设备盖。
10.一种用于生产功能化物体(100)的方法，所述功能化物体是根据前述权利要求中的一项所述的功能化物体，所述生产方法包括以下步骤：
a)供应机械波传感器(10)，所述机械波传感器包括：
-敏感单元(11)，所述敏感单元具有小于或等于50微米的厚度，并且包括由单晶或多晶压电材料制成的有源层(1)、以及与所述有源层(1)接触并且在所述敏感单元(11)的第一表面(11a)处能够接近的两个电极(2、3)，
-支承层(12)，所述支承层具有前表面(12a)和后表面(12b)，所述支承层的前表面(12a)被固定至所述敏感单元(11)的第二表面(11b)，然后
b)通过模制、通过注塑或者通过三维打印来以固体材料形成物体，
c)在步骤b)期间，通过以这样的方式定位所述机械波传感器(10)来将所述机械波传感器(10)固定在所述物体上，即，使得所述支承层(12)的所述后表面(12b)至少与形成所述物体的所述材料接触或者被集成到形成所述物体的所述材料中，并且使得所述电极(2、3)在形成所述物体时仍保持能够接近，然后
d)将两个导电带(20)沉积在所述敏感单元(11)的所述第一表面(11a)上和所述物体(100)的表面(100a)上，各个带(20)皆将电极(2、3)连接至被设置在所述表面(100a)上的电触点焊盘(30)。
11.根据前一权利要求所述的用于生产功能化物体(100)的方法，其中：
-在步骤a)中设置的所述机械波传感器(10)包括被设置在所述支承层(12)的所述后表面(12b)上的临时转运层(13)，并且
-该转运层(13)在将所述机械波传感器(10)固定在所述物体(100)上的步骤c)之前被去除。
12.根据前述两个权利要求中的一项所述的生产方法，其中：
-步骤a)包括提供共用同一支承层(12)的多个机械波传感器(10)，并且
-步骤c)包括将所述多个机械波传感器(10)同时固定至所述物体(100)。
13.根据前述三个权利要求中的一项所述的生产方法，其中，步骤d)是通过丝网印刷、通过喷涂、通过电解生长或者通过金属的直接激光烧结来执行的。
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