[实用新型]一种可组合电路结构

说明书

针对现有电子技术柔性与可拉伸性不足的缺点，本实用新型提供一种可组合电路结构，包括：基本单元、电源系统、负载，其中基本单元包括控制电极、效应电极、液容器、液态金属、电介质。通过微加工和微流控方法，利用液态金属电控变形特性，实现了柔性可拉伸的电子逻辑元件结构，通过多个基本的可组合电路结构的组合，可实现任意逻辑控制结构。该电路结构可用于柔性数字电路、逻辑控制电路的快速制造，具有较高的应用价值和发展前景。

技术领域

本实用新型属于柔性电子技术领域，特别涉及一种可组合电路结构。

背景技术

柔性电子技术一般指将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可拉伸性高分子基材上的电子制造技术，近年来，柔性电子技术领域进展神速，越来越多的电路结构和制作方法被开发出来，但受限于制作材料，电路结构的柔性和拉伸变形特性仍然十分有限。

液态金属是一大类低熔点的金属单质或金属合金，或者是金属与导电纳米或微米颗粒的混合物，其中部分种类的液态金属合金具有电解质溶液中的电控变形效应，基于液态金属的这类独特性质，我们可以制作出柔性的电控开关，类二极管、类三极管结构，乃至更为复杂的门电路、组合逻辑电路、加法器乃至计算器、计算机，结合微加工及微流控技术，基于液态金属电控变形效应制作电子器件是具有可行性的。基于上述考虑，本实用新型提出一种可组合电路结构及制作方法，通过微加工技术制作液态金属槽道、流道或囊泡结构，通过微流控技术及液态金属电控变形效应控制电路通断性能，该电路结构及制作方法可使整个柔性电子结构拥有更好的柔性、可拉伸和可组合性性能。

实用新型内容

针对一般柔性电子电路结构及制作方法中柔性和拉伸变形特性有限的缺点，本实用新型提出了一种可组合电路结构，该电路结构及制作方法可使整个柔性电路结构拥有更好的柔性和可拉伸性能，且更容易进行组合或级联。

本实用新型提供了一种可组合电路结构，包括：至少一个基本单元，用于实现电路的逻辑控制功能，所述基本单元包括：控制电极、效应电极、液容器、液态金属、电介质；其中，液容器为柔性可拉伸结构，其内部空腔容纳有液态金属和电介质，液容器设置有控制电极和效应电极；所述控制电极，用于为所述液态金属施加电压以控制液态金属在液容器中变形和定向运动；所述效应电极，用于在所述液态金属的变形和定向移动的条件下导通或关断。

进一步的，所述可组合电路结构，还包括：电源系统，用于为所述基本单元和负载提供工作电压；负载，在所述基本单元的控制下工作。

进一步的，在初始状态时所述控制电极一端接触液态金属，另一端接触电介质。

进一步的，在初始状态时所述效应电极的两端均不与液态金属接触，效应电极的位置设置满足液态金属在加压变形后能够连通效应电极两端。

进一步的，所述电源系统是直流电源，或者由工控机或单片机所控制的具有一个或多个输出的直流电源系统。

进一步的，多个可组合电路结构的基本单元通过并联或串联方式组合形成组合的逻辑控制电路结构。

进一步的，所述液容器采用微槽道结构、微流道结构或囊泡结构，其制作材料为具有高弹性和可拉伸性的高分子材料；其中，在进行所述可组合电路结构的组合应用时，将相应电极之间通过导线连接以实现电路连接，或者通过液容器的插接或拼接方式实现多个可组合电路的连接，或者将组合连接后的多个可组合电路结构设置在同一个柔性可拉伸基底上。

进一步的，所述液态金属为熔点在所述电介质的沸点以下的低熔点金属单质、低熔点金属合金、或者由所述低熔点金属单质/低熔点金属合金与具有导电作用的纳米或微米颗粒的混合物。

进一步的，所述电介质为液态的水或甘油，为液态金属提供变形所需的电场和运动环境。