双层应变基体及可拉伸电子器件制造技术

本发明专利技术公开了一种双层应变基体，包括：第一基层；设置在第一基层上的第二基层；第一基层具有大于第二基层的硬度；第二基层的表面呈波浪形。本发明专利技术实施例提供的双层应变基体，通过在表面呈波浪形的第二基层下方设置硬度较大的第一基层，既保持了第二基层的可拉伸特性，又提高了整体结构的机械强度，解决了现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。

Double-Layer Strain Matrix and Tensile Electronic Devices

The invention discloses a double-layer strain matrix, which comprises: a first base; a second base set on the first base; a hardness of the first base greater than that of the second base; and a wavy surface of the second base. The double-layer strain matrix provided by the embodiment of the present invention not only maintains the tensile property of the second base but also improves the mechanical strength of the whole structure by setting the first base with a higher hardness under the second base with a wavy surface, thus solving the problem of the strength deficiency of the existing mechanical system supported by a single soft base.

【技术实现步骤摘要】
双层应变基体及可拉伸电子器件
本专利技术涉及生物医学
，具体涉及一种双层应变基体及可拉伸电子器件。
技术介绍
通过在较薄的弹性基材上设置脆性薄膜，能够使脆性材料转变为可拉伸的机械结构。但是，由单一的软基层和脆性薄膜构成的机械系统，通常具有机械强度不足的缺陷，难以满足实际应用的需要。亟待研发一种既保持可拉伸特性，又能提供坚固的高强度的机械结构。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种双层应变基体及可拉伸电子器件，以解决现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种双层应变基体，包括：第一基层；设置在所述第一基层上的第二基层；所述第一基层具有大于所述第二基层的硬度；所述第二基层的表面呈波浪形。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过在表面呈波浪形的第二基层下方设置硬度较大的第一基层，既保持了第二基层的可拉伸特性，又提高了整体结构的机械强度，解决了现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述第二基层的厚度与所述表面的波浪形的波长之比大于或等于12。本专利技术实施例提供的双层应变基体，由于将第二基层的厚度与其表面波浪形的波长之比设定为大于或等于12的常数，使得的两层基层结构与只有上层的第二基层构成的结构，在波长和振幅上基本相同，说明两层基体材料的功能可以解耦，下层的第一基层在材料的选取和设计方面，可以单独进行而不影响器件整体的可拉伸性能。由于位于双层应变基体上方的第二基层表面产生的波浪形结构的波长和振幅不受下层的第一基层的影响，因而下层的第一基层可以选择刚硬的保护材料，或者透水透气材料，或者防水防化学腐蚀材料，或者与人体皮肤具有相似机械性能的材料，从而拓展双层应变基体的功能，使双层应变基体能够满足不同应用场合的需要。结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述第一基层包括：柔性基体和设置在所述柔性基体内的纤维网络；所述纤维网络包括规则排列的多个拓扑结构，所述拓扑结构的各个节点之间通过波浪形微结构连接，所述波浪形微结构具有预设宽度，且构成所述波浪形微结构的波峰或波谷具有预设弧角。本专利技术实施例提供的双层应变基体，在第一基层中将硬质的纤维网络与软质的柔性基体相结合，从而构建仿生柔性生物结构，以实现类皮肤，克服了现有柔性基体、皮肤及组织在拉伸过程中存在的与皮肤机械性能的不匹配的缺陷，因而可以极大地提高第一基层及由第一基层构成的双层应变基体及可拉伸电子器件在穿戴过程中的舒适度，同时可以实现在皮肤组织变形过程中第一基层及由第一基层构成的双层应变基体及可拉伸电子器件的机械隐形。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述拓扑结构为三角形拓扑结构，构成所述三角形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过三角形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述拓扑结构为蜂窝形拓扑结构，所述蜂窝形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过蜂窝形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述拓扑结构为Kagome拓扑结构，所述Kagome拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构，且各所述Kagome拓扑结构之间形成有间隔。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过Kagome拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述拓扑结构为方形拓扑结构，所述方形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过方形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述拓扑结构为菱形拓扑结构，所述菱形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构，且各所述菱形拓扑结构之间形成有间隔。本专利技术实施例提供的双层应变基体，通过菱形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种可拉伸电子器件，包括：如第一方面或者第一方面的任意一种实施方式所述的双层应变基体。本专利技术实施例提供的可拉伸电子器件，由于设置有如第一方面或者第一方面的任意一种实施方式所述的双层应变基体，使得该可拉伸电子器件的机械强度得以增强。结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述的可拉伸电子器件还包括：设置在所述双层应变基体上的传感器层。本专利技术实施例提供的可拉伸电子器件，通过在双层应变基体上设置传感器层，使得可拉伸电子器件具有信号采集功能。结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述传感器层为刚性薄膜，所述刚性薄膜的表面呈波浪形，且与所述双层应变基体中的第二基层贴合。本专利技术实施例提供的可拉伸电子器件，通过将传感器层设计为波浪形的刚性薄膜，即实现了传感器层的可拉伸，又保证了传感器层的性能。由于传感器层的波浪形设计，使得传感器层能够使用含有硅等脆性材料的高性能电子材料制成，相较于柔性的有机薄膜材料，电学性能显著提高。结合第二方面第一实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述传感器层呈岛桥结构，所述岛桥结构包括：由传感器构成的岛屿结构和连接所述岛屿结构的金属桥，所述金属桥呈波浪形构型且与所述双层应变基体中的第二基层贴合。本专利技术实施例提供的可拉伸电子器件，通过将传感器层设计为岛桥结构，即实现了传感器层的可拉伸，又保证了传感器层的性能。由于传感器层的岛桥结构设计，使得岛屿结构能够使用含有硅等脆性材料的高性能电子材料制成，相较于柔性的有机薄膜材料，电学性能显著提高。结合第二方面第一至第三中的任一实施方式，在第二方面第四实施方式中，所述的可拉伸电子器件还包括设置在所述传感器层上的软封装层。本专利技术实施例提供的可拉伸电子器件，由于设置有软封装层，使得可拉伸电子器件具有了防水、耐化学腐蚀和耐热等特性，从而有利于进一步提升可拉伸电子器件的功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层应变基体，其特征在于，包括：第一基层；设置在所述第一基层上的第二基层；所述第一基层具有大于所述第二基层的硬度；所述第二基层的表面呈波浪形。

【技术特征摘要】
1.一种双层应变基体，其特征在于，包括：第一基层；设置在所述第一基层上的第二基层；所述第一基层具有大于所述第二基层的硬度；所述第二基层的表面呈波浪形。2.根据权利要求1所述的双层应变基体，其特征在于，所述第二基层的厚度与所述表面的波浪形的波长之比大于或等于12。3.根据权利要求1或2所述的双层应变基体，其特征在于，所述第一基层包括：柔性基体和设置在所述柔性基体内的纤维网络；所述纤维网络包括规则排列的多个拓扑结构，所述拓扑结构的各个节点之间通过波浪形微结构连接，所述波浪形微结构具有预设宽度，且构成所述波浪形微结构的波峰或波谷具有预设弧角。4.根据权利要求3所述的双层应变基体，其特征在于，所述拓扑结构为三角形拓扑结构，构成所述三角形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。5.根据权利要求3所述的双层应变基体，其特征在于，所述拓扑结构为蜂窝形拓扑结构，所述蜂窝形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。6.根据权利要求3所述的双层应变基体，其特征在于，所述拓扑结构为Kagome拓扑结构，所述Kagome拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构，且各所述Kagom...

【专利技术属性】
技术研发人员：程寰宇，邱东海，杨洪波，
申请(专利权)人：永康国科康复工程技术有限公司，程寰宇，
类型：发明
国别省市：浙江,33