一种设备及关联的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电子装置、相关联的设备和方法的领域，并且特别地涉及压电和压阻材料。某些公开的方面/实施例涉及便携电子装置，特别是可以手持使用的所谓的手持便携电子装置(尽管它们可以在使用中被放置在支架中)。这样的手持便携电子装置包括所谓的个人数字助理(PDA)和/或平板计算机。
[0002]根据一个或多个公开的方面/实施例的便携电子装置/设备可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信，视频通信，和/或文本传输，短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能，交互式/非交互式查看功能(例如，web浏览，导航，TV/节目查看功能)、音乐记录/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)、下载/发送数据的功能、图像捕捉功能(例如使用(例如内置)数码相机)和游戏功能。
【背景技术】
[0003]能量收集是一种过程，通过该过程，从捕获的外部源(例如，太阳能或动能)取得能量，并存储该能量用于小型无线自主装置(比如在可穿戴电子装置和无线传感器网络中使用的那些装置)。
[0004]本文所公开的设备及关联的方法可以或者可以不解决这些问题中的一个或多个。
[0005]在先公开的文献的列举或讨论或者本说明书中的任何背景不应必然地被视为承认该文献或背景是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以或者可以不解决背景问题中的一个或多个。
【发明内容】
[0006]根据第一方面，提供了一种设备，包括:
[0007]压电转换器层；和
[0008]与压电转换器层的第一表面电连通的邻近第一压阻层，
[0009]所述设备被配置成使得当压电转换器层变形以产生电荷时，邻近压阻层被配置成控制来自压电转换器层的电荷的流动。
[0010]变形可以包括施加于材料的任何应变。变形可以包括压缩、弯曲和伸展中的一种或多种。压电转换器层和/或压电转换器层可包括弹性材料以允许它们在变形后恢复到原始形状。变形可以是施加到材料/转换器层的应力或力的结果。
[0011]压电转换器层和压阻层的邻近(例如，接触/非接触，直接/间接，具有/不具有直接/间接接触的覆盖)可以使得:通过压电转换器层的变形产生的电场引起压阻层的电阻与非变形状态相比发生变化，从而控制来自压电转换器层的电荷的流动。压电转换器层可以被认为是压电元件。
[0012]所述设备可以配置成使得:不需要压阻层的变形来引起压阻层的电阻与非变形状态相比发生变化从而控制来自压电转换器层的电荷的流动。
[0013]压电转换器层和压阻层的邻近可以使得:它们处于物理(例如，直接/间接)接触中致使压电转换器层的变形引起压阻层的变形，从而与非变形状态相比改变压阻层的电阻，从而控制来自压电转换器层的电荷的流动。压电转换器层和压阻层的邻近可以使得:它们处于物理(例如，直接/间接)接触中致使压阻层的变形引起压电转换器层的变形，该变形使压阻层的电阻与非变形状态相比发生变化，从而控制来自压电转换器层的电荷的流动。
[0014]所述设备可以配置成使得:响应于施加到压电转换器层的机械应力(例如压缩)，第一压阻层的电阻减小。
[0015]第一压阻层可以包括导体-绝缘体复合材料。导体-绝缘体复合材料可以是导电元件(例如，金属)和绝缘材料(例如聚合物粘结剂)的复合材料。它们可以通过连续导电网络或量子隧穿来利用渗透(percolat1n):在无变形(例如压缩)的情况下，导电元件分开得太远以致于不能导电；当施加压力时，导电元件可以移动得更靠近，并且电子可以通过绝缘体隧穿，或者如果导电元件直接接触则电子可以直接从一个导电元件流向另一个。压阻层可以例如包括:碳纳米管/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料；金属纳米颗粒/聚合物复合材料；石墨烯/碳纳米管(CNT)/聚合物复合材料；力敏橡胶；和/或量子隧穿复合材料(QTC) ο
[0016]第一压阻层可以包括与压电转换器层(例如直接)接触的掺杂石墨烯，该掺杂石墨烯的电阻被配置成响应于压电转换器层响应于变形所产生的电场而变化。在这样的情况下，可能的是:不需要第一压阻层的实际变形来控制电荷的流动(通过改变掺杂石墨烯的电阻)。在这样的情况下，第一压阻层可以不严格被认为是压阻的，因为不需要实际的变形来提供电阻的变化。
[0017]与在机械应力(例如压缩)下变成带负电荷的压电导体层表面接触的η掺杂石墨烯层、或者与在机械应力(例如压缩)下变成带正电荷的压电导体层表面接触/邻近的P掺杂石墨烯层将充当正压阻层(尽管可以不需要掺杂石墨烯层的实际压缩)。相反，与在机械应力(例如压缩)下变成带负电荷的压电导体层表面接触/邻近的P掺杂石墨烯层、或者与在机械应力(例如压缩)下变成带正电荷的压电导体层表面接触的η掺杂石墨烯层将充当负压阻层(尽管可以不需要η掺杂石墨烯层的实际压缩)。
[0018]压电转换器层和第一压阻层可以配置成是透明的。
[0019]压阻层的范围(extent)可以小于压电转换器层的范围。例如，压阻层的表面面积可以小于压电转换器层的表面面积。这可以允许压阻层的电容相对于压电转换器层的电容而言被减小。
[0020]所述设备可以包括与公共压电转换器层邻近地布置的多个离散的间隔开的第一压阻层。这可以允许个体像素被分别激活和/或每个离散压阻层的电容相对于压电转换器层的电容而言被减小。
[0021 ] 压电转换器层可以包括:
[0022]压电层；
[0023]与压电层的第一表面直接电连通的第一导电层；和
[0024]与压电层的相对的第二表面直接电连通的第二导电层。
[0025]所述设备可以包括:
[0026]第一电路部分，其:
[0027]经由第一压阻层电连接到压电转换器层的第一表面；和
[0028]电连接到压电转换器的相对的第二表面，
[0029]第一电路部分被配置成存储由压电转换器层产生的电荷；以及
[0030]第二电路部分，其连接到:
[0031]压电转换器层的第一表面；和
[0032]压电转换器层的相对的第二表面，
[0033]第二电路部分被配置成使电荷能够在压电转换器层的相对的第一和第二表面之间被均衡。
[0034]第一电路部分可以包括配置成存储来自压电转换器层的电荷的存储电容器、超级电容器或电池。存储电容器的电容可以大于压电转换器的本征电容。
[0035]第二电路可以包括电阻器，该电阻器被配置成抵抗压电转换器层的相对的第一和第二表面之间的电荷均衡。
[0036]所述设备可以配置成使得:
[0037]当压电转换器层被机械地加应力(例如压缩)时，第一压阻层的电阻小于电阻器的电阻；和
[0038]当压电转换器层未被机械地加应力时，第一压阻层的电阻大于电阻器的电阻。
[0039]压阻层可以包括正压阻材料或负压阻材料。正压阻材料是在施加机械应力(例如压缩)时其导电性增大(且电阻减小)的材料。相反，在施加机械应力(例如压缩)时，负压阻材料的导电性减小(电阻增大)。优选地，压阻材料具有高开/关比；例如，正压阻材料可以在静止状态是绝缘体，并且在压力下是良导体。
[0040]所述设备可以包括第二压阻层，该第二压阻层覆盖压电转换器层的相对的第二表面/与压电转换器层的相对的第二表面邻近，并与压电转换器层的相对的第二表面电连通。
[0041]所述设备可以配置成使得第二压阻层的电阻响应于压电转换器层的机械应力(例如压缩)而增大。
[0042]第二压阻层可以包括与压电转换器(例如直接)接触的掺杂石墨烯，该掺杂石墨烯的电阻被配置成响应于压电转换器层响应于变形所产生的电场而变化。
[0043]所述设备可以包括:
[0044]第一电路部分，其:
[0045]经由第一压阻层电连接到压电转换器层的第一表面；和
[0046]电连接到压电转换器的相对的第二表面，
[0047]第一电路部分被配置成存储由压电转换器层产生的电荷；以及
[0048]第二电路部分，其:
[0049]连接到压电转换器层的第一表面；和
[0050]经由第二压阻层连接到压电转换器层的相对的第二表面，
[0051]第二电路部分被配置成使电荷能够在压电转换器层的相对的第一和第二表面之间被均衡。
[0052]所述设备可以是或者可以形成触摸屏、触摸屏像素、鞋、手表、衣服、便携式电子装置或机械能收集装置的一部分。
[0053]根据本发明的另一方面，提供了一种制造设备的方法，该方法包括提供:
[0054]压电转换器层；和
[0055]与压电转换器层的第一表面电连通的邻近第一压阻层，
[005