二维P4X2型材料用作压电材料的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种二维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；本发明专利技术提供了一种新思路，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；本发明专利技术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。

Application of two-dimensional P4X2 material as piezoelectric material

【技术实现步骤摘要】
二维P4X2型材料用作压电材料的用途
本专利技术属于压电材料
，具体涉及一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。
技术介绍
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。本专利技术中的二维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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的第二个目的旨在提供一种触摸装置。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的有益效果是：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；本专利技术提供了一种新思路，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；本专利技术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为本专利技术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为本专利技术实施例中在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专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。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为了更好的展示本专利技术设计的触摸装置，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，每个二维材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。

【技术特征摘要】
1.一种二维P4X2型材料用作压电材料的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，一种二维P4X2型材料在触摸装置中的用途。3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，二维P4X2型材料中X为Li、Na、Ni、Co中的一种。4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，二维P4X2型材料中X为Li。5.一种触摸装置，其特征在于，包括二维P4X2型材料。6.根据权利要求5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。7.根据权利要求6所述的触摸装置，其特征在于，所述基体选为在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓俊楷，曹慧颖，李陋，刘哲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61