一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构及制作方法技术

一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构及制作方法，结构包括冷端电极层、热电发电层和热端电极层，冷端电极层和热端电极层均由液态金属电极封装于超低模量的硅胶衬底；热电发电层包括P/N型热电臂，每个热电臂周围由内向外依次封装有高模量的PDMS和低模量的硅胶；方法为：将粘贴了水溶性胶带的铝板覆盖热电臂两表面，PDMS点胶直写打印在热电臂四周并加热固化；在热电臂与固化的PDMS高模量封装层间隙浇注低模量硅胶并加热固化；溶解掉水溶性胶带去除铝板；用图案化不锈钢掩模板在热电臂冷端及热端涂布液态金属电极，在表面涂布超低模量硅胶，使硅胶完全覆盖液态金属并加热固化；延展性强，机械性能好。机械性能好。机械性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构及制作方法


[0001]本专利技术属于柔性热电器件
，尤其涉及一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构及制作方法。

技术介绍

[0002]基于塞贝克效应的热电器件能够收集人体体表热能并转换为电能，为可穿戴电子设备提供持续供能，具有绿色环保、无噪声、无运动部件等优势，具有广阔的应用前景。由于人体体表为曲面热源，采用柔性热电器件可以减小外部冲击振动对热电器件的损坏，且提高穿戴舒适性。现有技术通过结构设计或制作方法的改进，可使柔性热电器件具有良好的弯曲特性。然而，由于人体皮肤具有延展性，且存在关节等处的非结构化曲面，因此仅具有弯曲性的柔性热电器件无法在皮肤延展时或关节活动时与人体皮肤表面紧密贴合，容易造成脱离或损坏，限制了该类柔性热电器件的应用场合。例如，中国专利CN107046092A公布了具有镂空结构基底的穿戴式温差发电器制作方法，但由于其采用的柔性印刷电路板制作一体化热端电极，使柔性热电器件无法延展拉伸；同时，单独加工的冷端铜导电片需要采用三维打印进行二次定位，增加了加工难度，易引入新的加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构，包括依次设置的冷端电极层、热电发电层和热端电极层，其特征在于：所述冷端电极层和热端电极层均为液态金属电极封装于超低模量的硅胶衬底构成；热电发电层包括阵列排布的P/N型热电臂，每个热电臂周围由内向外依次封装有高模量的有机硅聚合物和低模量的硅胶，热电臂贴近冷端电极层的端面为热电臂冷端，反之为热电臂热端。2.根据权利要求1所述的一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构，其特征在于：所述超低模量的硅胶衬底采用Ecoflex00
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10硅胶衬底；所述高模量的有机硅聚合物采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的预聚物，包括双组分硅胶PDMS预聚物；所述低模量的硅胶采用Ecoflex 00
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30硅胶。3.根据权利要求1所述的一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构，其特征在于：所述热电臂采用热路并联、电路串联的形式组成；所述热电臂高度为0.1mm～5mm，底面积均为(0.5mm～5mm)
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(0.5mm～5mm)，间距为0.1mm～5mm。4.根据权利要求3所述的一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构，其特征在于：所述热路并联指热电臂热端朝向同一侧，热电臂冷端朝向另一侧；电路串联指所有热电臂电流方向一致。5.根据权利要求1所述的一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构，其特征在于：所述热端电极层的正负极采用埋入液态金属的铜丝电极引出，液态金属电极选用镓铟共晶合金(EGaIn)材料。6.基于权利要求1至5任一项所述的一种具有多维梯度模量的可拉伸柔性热电器件结构的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(a)将水溶性胶带粘贴于承托板上，然后利用定位板将P型热电臂和N型热电臂相间隔布置于承托板的对应位置；(b)将双组分硅胶PDMS预聚物点胶直写打印在热电臂四周，高度与热电臂一致，在140℃～160℃下加热30min～1h固化，完成高模量封装的制作；(c)再将一片水溶性胶带粘贴于承托板上，其中，水溶性胶带的一面覆盖热电臂的另一表面，然后在热电臂与步骤(b)高模量封装的层间隙浇注Ecoflex00
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30低模量硅胶，在40℃～60℃加热30min～2h固化；(d)将覆盖有承托板的热电臂浸没于去离子水中，使水溶性胶带溶解，去除承托板，完成具有梯度模量封装的热电发电层制造；(e)采用图案化不锈钢掩模板在热电臂冷端涂布液态金属电极，并在表面涂布Ecof...

【专利技术属性】
技术研发人员：史尧光，吕晓洲，张维强，姚斌，闫贝，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：