本發明專利技術涉及一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置及制備方法，所述液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，自下而上包括襯底基片、電極層、電介質層和疏水層。能量采集電極裝置中疏水層一側為液滴移動通道，且另一側與電介質接觸。電極層嵌置于電介質層內，且與疏水層經電介質層分隔。液滴以初始動能在疏水層界面上移動，當液滴經過嵌入在電介質里的電極時，接觸界面的電荷會重新分布，并在電極兩端產生一個電勢差，此電勢差大小與接觸界面的面積成正相關。通過液滴移動在電極上產生的電勢差實現液滴移動的發電，可以將液滴的動能轉化為電能。
【技術實現步驟摘要】
基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置及制備方法
本專利技術所涉及的領域是一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，屬于能量采集
技術介紹
能量采集技術在人們的日常生產和生活中不斷更新，最早使用的能量采集裝置可追溯到風車、船帆、水輪時代。隨著電能的出現及廣泛使用，基于環境能量轉換成電能的能量采集裝置不斷出現，批量化的環境能量轉化成電能裝置有風力發電機、水力發電機、地熱發電機、太陽能發電機等發電裝置。大功率環境能量轉化成電能的裝置極大推動了社會進步，而由于其體積大、不易挪移等缺陷，無法滿足逐漸增多的野外等惡劣環境下運行的低功耗器件要求。便攜式小功率的環境能量轉換裝置應運而生，先后出現了電磁式、壓電式、靜電式等能量采集裝置，這些能量采集裝置多是將環境中運動物體的動能轉化為電能，具有獨立的能量轉換部件，同時需要不斷的對能量轉換部件進行磁化、充電等過程，后續使用過程中維護工作量大，難以實現便攜式能量采集裝置的應用。
技術實現思路
針對上述存在的技術問題和能量采集裝置的缺陷，本專利技術的目的是提出一種能夠滿足野外環境下運行的低功耗器件的需求，并且結構簡潔、操作方便、高功耗、便攜式基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置。本專利技術采用如下技術方案：一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，該裝置至少包括襯底基片、形成于所述襯底基片上與外接負載連接的第一電極和第二電極、覆蓋部分所述第一電極和第二電極的電介質層、覆蓋所述電介質層的疏水層以及在該疏水層上移動的液滴，所述液滴移動時經過所述第一電極和第二電極。優選地，所述襯底基片上形成有溝槽，該溝槽包括底部以及與該底部側邊延伸的側壁；所述第一電極和第二電極一部分在該溝槽的底部和側壁上內，另一部分自溝槽外的襯底基片引出；所述電介質層以及疏水層依次覆蓋在所述溝槽的底部和側壁上。本專利技術還提供一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)提供一襯底基片；2)采用濺射工藝在襯底基片上形成金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；3)采用PECVD沉積工藝在形成有第一電極和第二電極的襯底基片沉積電介質層；所述電介質層覆蓋部分所述第一電極和第二電極；4)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積疏水層。本專利技術還提供另一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)提供一襯底基片；2)采用濕法腐蝕工藝在該襯底基片指定位置腐蝕出側壁與底面呈斜度為125.3°的溝槽；3)采用金屬濺射工藝在該溝槽側壁和底部濺射金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；4)采用PECVD沉積工藝在溝槽側壁和底部沉積電介質層；5)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積形成疏水層。本專利技術還提供再一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：：1)提供一襯底基片；2)依次采用光刻工藝、深反應離子刻蝕工藝在所述硅襯底基片上制備側壁垂直于底面的溝槽；3)采用金屬濺射工藝在該溝槽側壁和底部濺射濺射金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；4)采用PECVD沉積工藝在溝槽側壁和底部沉積電介質層；5)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積形成疏水層。本專利技術的有益效果在于：所述能量采集電極裝置，簡化了獨立的能量轉化部件，將其與電極合并，減少了對能量采集部件的磁化、充電等過程，同時避免了大功率發電裝置的體積大、不易挪移的缺陷；又能滿足野外等惡劣環境下運行的低功耗器件供電需求，真正實現結構簡潔、操作方便、高功率、便攜式基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，實現了通過液滴移動來將液滴勢能轉化為電能的裝置。附圖說明圖1為本專利技術實施例一基于液滴移動發電能量采集電極裝置。圖2為本專利技術實施例二基于液滴移動發電的包括溝槽結構能量采集電極裝置。圖3為本專利技術實施例三基于液滴移動發電的包括溝槽結構能量采集電極裝置。元件標號說明襯底1電介質層3、6、9疏水層4、7、10電極2、5、8液滴11θ裝置與水平面的夾角具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，遂圖式中僅顯示與本專利技術中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，該裝置至少包括襯底基片、形成于所述襯底基片上與外接負載連接的第一電極和第二電極、覆蓋部分所述第一電極和第二電極的電介質層、覆蓋所述電介質層的疏水層以及在該疏水層上移動的液滴，所述液滴移動時經過所述第一電極和第二電極。作為一種實施例，所述襯底基片上形成有溝槽，該溝槽包括底部以及與該底部側邊延伸的側壁；所述第一電極和第二電極一部分在該溝槽的底部和側壁上內，另一部分自溝槽外的襯底基片引出；所述電介質層以及疏水層依次覆蓋在所述溝槽的底部和側壁上。所述溝槽的橫截面為倒梯形或矩形。本專利技術還提供一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)提供一襯底基片；2)采用濺射工藝在襯底基片上形成金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；3)采用PECVD沉積工藝在形成有第一電極和第二電極的襯底基片沉積電介質層；所述電介質層覆蓋部分所述第一電極和第二電極；4)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積疏水層。本專利技術還提供另一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)提供一襯底基片；2)采用濕法腐蝕工藝在該襯底基片指定位置腐蝕出側壁與底面呈斜度為125.3°的溝槽；3)采用金屬濺射工藝在該溝槽側壁和底部濺射金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；4)采用PECVD沉積工藝在溝槽側壁和底部沉積電介質層；5)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積形成疏水層。本專利技術還提供再一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟：：1)提供一襯底基片；2)依次采用光刻工藝、深反應離子刻蝕工藝在所述硅襯底基片上制備側壁垂直于底面的溝槽；3)采用金屬濺射工藝在該溝槽側壁本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，其特征在于：該裝置至少包括襯底基片、形成于所述襯底基片上與外接負載連接的第一電極和第二電極、覆蓋部分所述第一電極和第二電極的電介質層、覆蓋所述電介質層的疏水層以及在該疏水層上移動的液滴，所述液滴移動時經過所述第一電極和第二電極。
【技術特征摘要】
1.一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，其特征在于：該裝置至少包括襯底基片、形成于所述襯底基片上與外接負載連接的第一電極和第二電極、覆蓋部分所述第一電極和第二電極的電介質層、覆蓋所述電介質層的疏水層以及在該疏水層上移動的液滴，所述液滴移動時經過所述第一電極和第二電極；所述襯底基片上形成有溝槽，該溝槽包括底部以及與該底部側邊延伸的側壁；所述第一電極和第二電極一部分在該溝槽的底部和側壁上內，另一部分自溝槽外的襯底基片引出；所述電介質層以及疏水層依次覆蓋在所述溝槽的底部和側壁上。2.根據權利要求1所述的基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，其特征在于：所述溝槽的橫截面為倒梯形。3.根據權利要求1所述的基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，其特征在于：所述溝槽的橫截面為矩形。4.根據權利要求1所述的基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置，其特征在于：所述襯底基片上、第一電極和第二電極下還設有Ti/W過渡層。5.一種基于液滴移動發電的微型能量采集電極裝置的制備方法，其特征在于：該制備方法包括以下步驟：1)提供一襯底基片；2)采用濺射工藝在襯底基片上形成金屬層，依次采用光刻工藝、金屬腐蝕工藝、去膠工藝將襯底基片上多余金屬層去除以形成第一電極和第二電極；然后自所述第一電極和第二電極引出導線，兩導線用于連接外接負載；3)采用PECVD沉積工藝在形成有第一電極和第二電極的襯底基片沉積電介質層；所述電介質層覆蓋部分所述第一電極和第二電極；4)采用等離子體沉積工藝在所述電介質層上沉積疏水層。6.根據權利要求5所述的基于液...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周曉峰，劉超然，車錄鋒，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統與信息技術研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31
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