[实用新型]一种基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于MEMS工艺的柔性可穿戴的、智能的人体热量发电器件，尤其涉及一种基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件。

背景技术

温差发电技术是一种绿色环保的发电方式，它可将太阳能、地热能、工业余热、人体热能等各种形式的热能充分利用起来，转化成能够储存、直接利用的电能。温差发电也是一种新型的发电方式，它利用塞贝克效应将热能转换成电能。当两种不同材料的半导体连接成一个闭合回路，并把它们的接点分别放置在温度区域，从而在器件的两端形成一个温差，也就会产生一个电压，这样整个系统构成一个温差发电器件可将自然界中的热能转化为电能。由于温差发电器件具有以下的优点：无移动部件、无污染、结构简单、无噪音、轻便、易于微型化、即使小温差存在的条件就可将热能转换成电能，使得温差发电技术具有广泛的应用前景。

目前大部分温差发电器件为刚性陶瓷基底，器件重且极不方便作为人体热能收集。另外该类型基底材料，不仅增加了热量损失，也增加了结构重量。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS的温差发电器件具有加工工艺简单、成本低、高柔性、轻便等优点，这种有柔性自支撑性能的温差发电结构在可穿戴的、智能的人体热量利用方面具有非常大的应用价值。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，包括从下而上依次的下柔性材料基底层、两种不同材料的相关热电臂、热电臂导电连接线、上下柔性材料PDMS连接柱、上柔性静电纺丝层和石墨烯导热层；其中，所述热电臂导电连接线与热电臂连接。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，所述两种不同材料的相关热电臂分别为N型热电臂和P型热电臂。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，所述热电臂导电连接线的两端分别于N型热电臂及P型热电臂相连，且交替生长在柔性材料基底上表面与柔性静电纺丝层下表面。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，还包括：DC/DC稳压模块和负载；所述DC/DC稳压模块的一端通过导线连接负载；另一端连接热电臂导电连接线。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，还包括：DC/DC稳压模块和传感器；所述DC/DC稳压模块的一端通过导线连接传感器；另一端连接热电臂导电连接线。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，所述的柔性材料基底层的上表面等距分布有N×N个圆柱，每个圆柱内均填满有相间排布的P型热电臂、N型热电臂及上下柔性材料PDMS连接柱，每行排列均相同；其中N为偶数。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，N=4。

所述的基于MEMS工艺的柔性可穿戴温差能量收集器件，其中，所述的柔性材料基底层的上表面等距分布有N×N个梯形柱，每个梯形柱内均填满有相间排布的P型热电臂、N型热电臂及上下柔性材料PDMS连接柱，每行排列均相同；其中N为偶数。

有益效果：

本实用新型采用上述技术方案与现有技术相比，可达到下列效果：

1.为使温差能量收集器件能自适应人体热源环境的能量收集，本实用新型提出了基于柔性材料的能量收集器件，可把该器件粘贴到人体皮肤表面或者嵌入到衣物里面，实现人体耗散热能到电能的有效收集，该收集的能量可用于人体可穿戴传感器件的持续供电；

2.常见的温差能量收集器件其电量输出端正负距离相对较远，极不易使用在微型人体健康类传感器件。本实用新型设计出电量输出的接线端子相对较近的温差能量收集器件，可方便与MEMS人体探测传感器连接；

3. 常见的热电能量收集器件热电转换效率低，本实用新型设计出两种结构的温差能量收集器件，该器件充分利用热流在有限结构空间热传递效能，能够极大提高热电转换效率；

4. 本实用新型充分考虑了材料吸热放热特性关系，利用静电纺丝制备出上柔性基底，然后在其上表镀上石墨烯层用以增加吸附人体热源，该方法可有效增大热电转换效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种MEMS柔性温差能量收集器件原理结构的示意图；

图2为本实用新型的一种MEMS柔性温差能量收集器件下版面3D结构示意图；

图3为本实用新型的一种MEMS柔性温差能量收集器件3D结构示意图；