一種壓電納米發電機、眼球移動監控傳感器及其監控方法
2023-05-02 13:15:56 2
一種壓電納米發電機、眼球移動監控傳感器及其監控方法
【專利摘要】本發明涉及一種壓電納米發電機、眼球移動監控傳感器及其監控方法。壓電納米發電機，包括：下電極層，置於所述下電極層上表面的第一絕緣層，置於所述第一絕緣層上表面的壓電層，和位於壓電層上方的上電極層；所述發電機的厚度小於20μm。利用壓電薄膜材料具有的壓電性質而構建出柔性的壓電納米發電機，製作了基於該納米發電機的眼球移動監控傳感器。將超薄的柔性壓電發電機貼在眼皮的表面，當人的眼球在移動過程中，眼球對眼皮的壓力隨著移動不斷變化，將會導致眼皮表面的應力發生變化，這種變化作用在壓電發電機上，從而對外輸出電信號。本發明的眼球移動監控傳感器可以對一些人眼進行長時間的監控，具有成本低、便攜和結構簡單等特點。
【專利說明】一種壓電納米發電機、眼球移動監控傳感器及其監控方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種納米發電機，特別涉及一種超薄壓電納米發電機以及基於該發電機的眼球移動監控傳感器。
【背景技術】
[0002]自從2006年納米發電機被首次報導以來，就以其微小的結構、對環境能量的有效收集和自驅動特性受到全世界的矚目，吸引了大批的研究者對其進行追蹤研究。但是目前所報導的納米發電機，特別是壓電納米發電機，都存在厚度較大的問題，一般整體厚度為l-5mm，有的甚至達到釐米級。這樣會導致需要消耗更大的能量才能使發電機發生形變並工作，從而限制了其對微小形變的感知和對微小能量的收集。另一方面，現有的壓電納米發電機中，在壓電材料和電極層之間使用的絕緣層都是有機物，例如聚甲基丙烯酸甲酯，但是有機物與電極層之間的結合是通過範德華力作用，並不是很牢固，在後續使用水熱法製備壓電層的過程中，會因為材料熱應力的不同而造成該有機物層與電極層的分離，導致發電機的輸出性能降低，也就更無法將其用於對微小形變的監測中。
[0003]人的眼球在移動過程中所產生的形變很小，但是變化卻很多樣。眼球不同的移動狀態常與人的健康和行為方式有緊密的聯繫。比如，人在睡眠和正常工作的時候，其眼球移動的狀態是不同的。人在長期處於疲勞狀態下，例如開車，其眼球的移動會變得越來越緩慢。而快速眼動睡眠行為障礙與神經變性疾病，特別是α -突觸核蛋白疾病(如帕金森氏病)常有密切的聯繫。同時，眼球的移動狀態也可以用來分析一個人的心理情況，常被用於測謊儀器中。因此，對眼球的移動狀態進行監測已經有越來越廣的應用。但是，目前用來測試人體眼球移動狀態的儀器都需要外接電源才可以工作，而且結構複雜、體積大、成本高，導致了這種技術很難被大範圍推廣。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有納米發電機和眼球移動監控傳感器的技術缺陷，本發明的目的在於提供一種超薄的納米發電機和基於該發電機的眼球移動監控傳感器。為了達到上述目的，本發明提供一種壓電納米發電機，其中包括:下電極層，置於所述下電極層上表面的第一絕緣層，置於所述第一絕緣層上表面的壓電層，和，位於壓電層上方的上電極層，所述發電機的厚度小於20 μ m。
[0005]優選地，所述壓電層和上電極層之間還設有第二絕緣層，所述第二絕緣層的上下表面分別與所述上電極層和所述壓電層貼合。
[0006]優選地，所述上電極層直接貼合在所述壓電層的上表面。
[0007]優選地，所述發電機的厚度小於15 μ m。
[0008]優選地，所述壓電層包含壓電材料。
[0009]優選地，所述壓電層還包含種子層，所述種子層處於所述第一絕緣層和所述壓電材料之間。[0010]優選地，所述壓電材料選自氧化鋅、氮化鎵、碲化鎘、硫化鎘、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鍺酸鋰和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。
[0011 ] 優選地，所述壓電材料具有微納結構。
[0012]優選地,所述微納結構選自納米線、納米顆粒、納米棒、納米管、納米片和納米花。
[0013]優選地，所述微納結構為由納米線、納米管和/或納米棒組成的納米陣列。
[0014]優選地，所述壓電層的厚度範圍為50nm到5μπι。
[0015]優選地，所述壓電層的厚度範圍為IOOnm到2 μ m。
[0016]優選地，所述壓電層的厚度範圍為IOOnm到I μ m。
[0017]優選地，所述第一絕緣層選自氧化鋁、二氧化矽、鋁酸鋯和氧化鉿，和/或，所述第二絕緣層選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚對二甲基矽氧烷、鈦酸鋇、二氧化矽和鋁酸鋯。
[0018]優選地，所述第一絕緣層的厚度範圍為200nm到2 μ m，和/或，所述第二絕緣層的厚度範圍為20nm到2 μ m。
[0019]優選地,所述第一絕緣層的厚度範圍為500nm到1.5μηι,和/或,所述第二絕緣層的厚度範圍為50nm到500nm。
[0020]優選地，所述上電極和/或下電極層由金屬薄膜構成。
[0021 ] 優選地，所述金屬薄膜為鉬膜、鋁膜、銀膜、金膜或銅膜。
[0022]優選地,所述下電極層的厚度為5-12 μ m,所述上電極層的厚度為10nm_100nm。
[0023]優選地，所述上電極層通過沉積的方法製備。
[0024]優選地，所述的上電極層和下電極層通過外電路電連接。
[0025]本發明還提供一種眼球移動監控傳感器，其中包含上述任一種發電機，所述上電極層和所述下電極層通過導線與電信號監測裝置相連接。
[0026]優選地，所述電信號監測裝置為電壓和/或電流監測裝置。
[0027]優選地，所述監控傳感器包括2個以上所述發電機。
[0028]優選地，所述發電機覆蓋的總長度至少為從內眼角到外眼角上眼皮長度的一半。
[0029]優選地，所述發電機覆蓋的總長度與從內眼角到外眼角的上眼皮長度相當。
[0030]優選地，所述發電機中的所述上電極層的長和寬分別小於所述下電極層的長和寬。
[0031]優選地，還包括絕緣封裝層將所述發電機進行封裝。
[0032]優選地，所述絕緣封裝層為有機薄膜。
[0033]本發明還提供一種眼球移動監控方法，其中將前述眼球移動監控傳感器黏貼在上眼皮外表面，使得所述上電極層與所述上眼皮外表面緊密貼合。
[0034]優選地，所述眼球移動監控傳感器的覆蓋範圍要達到至少從上眼皮的中部到內眼角或外眼角的長度。
[0035]與現有技術相比，本發明的基於壓電納米發電機的眼球移動監控傳感器具有下列優點:
[0036]1、首次製作超薄的壓電納米發電機，整個壓電納米發電機的厚度可以小於20 μ m，甚至小於15 μ m。超薄的壓電納米發電機保證了該器件可以對微小的應力有明顯的響應。
[0037]2、首次使用了壓電納米發電機作為自驅動的傳感器來監控眼球的移動，解決了現有眼球監控傳感器的結構複雜、成本高、體積大和穩定性低等缺陷。眼球在移動過程中導致眼皮表面的應力變化，這種應力變化作用在壓電納米發電機上，並會不斷地產生電信號，從而實現對眼球移動的監控。
[0038]3、使用無機絕緣層代替有機絕緣層，不僅綠色無毒，更提高了絕緣層與導電層之間的結合牢度，使發電機的靈敏性和電輸出性能都有較大提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按實際尺寸等比例縮放繪製附圖，重點在於顯示出本發明的主旨。
[0040]圖1為本發明壓電納米發電機的一種典型結構示意圖；
[0041]圖2為本發明壓電納米發電機的另一種典型結構示意圖；
[0042]圖3為本發明壓電納米發電機的另一種典型結構示意圖；
[0043]圖4為第一絕緣層分別為無機材料和有機材料的截面電鏡照片的對比分析，其中
(a)為本發明第一絕緣層為無機材料的壓電納米發電機，(b)為現有技術常用的第一絕緣層為有機材料的壓電納米發電機；
[0044]圖5為本發明眼球移動監控傳感器的工作方式示意圖；
[0045]圖6為本發明眼球移動監控傳感器的製備流程示意圖；
[0046]圖7為本發明實施例1製備的納米發電機的結構示意圖、電鏡照片和實物外觀照片;
[0047]圖8為本發明實施例1製備的納米發電機的電信號輸出譜圖；
[0048]圖9為本發明實施例2製備的眼球移動監控傳感器的安裝照片和電信號輸出圖。
【具體實施方式】
[0049]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0050]其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便於說明，所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。
[0051]本發明中涉及的材料的壓電性質是指材料在受到壓縮或者拉伸應力的時候，材料的極化強度發生變化，從而在材料的上下表面產生相反的電荷，進而驅動電子在外電路的移動，產生可以探測的電信號。
[0052]圖1所示的是本發明壓電納米發電機的一種典型結構，包括:下電極層11、置於所述下電極層上表面的第一絕緣層12、置於所述第一絕緣層上表面的壓電層10和所述壓電層10之上的上電極層21，所述發電機的厚度小於20 μ m;在外力的作用下，壓電層中具有壓電性質的材料因受到的應力發生變化而在上下表面之間產生電勢差，驅動外電路負載中的電子通過與上電極層21和下電極層11相連的導線進行流動，從而產生相應的電信號。
[0053]其中，第一絕緣層12為發電機提供了一個防止電荷通過壓電層10與下電極層11之間的界面進行傳輸和聚集的強大勢壘，能夠有效的提高發電機的電信號輸出性能。基於同樣的道理，還可以在上電極層21和壓電層10之間再增設第二絕緣層22，並且該第二絕緣層22的上下表面分別與上電極層21和壓電層10貼合，具體參見圖2所示。
[0054]對於圖1和圖2所示的發電機，以下壓電材料均可用於壓電層10中:氧化鋅、氮化鎵、碲化鎘、硫化鎘、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鍺酸鋰和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。限於篇幅的原因，並不能對所有可能的材料進行窮舉，此處僅列出幾種具體的材料供人們參考，但是顯然這些具體的材料並不能成為本發明保護範圍的限制性因素，因為在發明的啟示下，本領域的技術人員根據這些材料所具有的壓電特性很容易選擇其他類似的材料。
[0055]通過實驗發現，當壓電材料的壓電係數越高，納米發電機輸出的電信號越強。所以，根據上面列出的壓電材料選擇合適的材料製備壓電層10，以獲得最佳的電信號輸出性倉泛。
[0056]為了提高壓電納米發電機的輸出性能，優選在所述壓電層10中的壓電材料上設置微納結構，以增加器件在變形過程中的穩定性，該微納結構優選為納米線、納米顆粒、納米棒、納米管或納米花，特別是由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列，可以是通過光刻蝕等方法製備的線狀、立方體、或者四稜錐形狀的陣列，陣列中每個這種單元的尺寸在納米到微米量級，具體微納結構的單元尺寸、形狀不應該限制本發明的範圍。
[0057]壓電層10的厚度一般為50nm至5 μ m，為提高其靈敏度應儘量減小其厚度，優選為IOOnm至2 μ m,更優選為IOOnm到I μ m,更優選IOOnm到500nm,而製備該薄層可採用本領域的常規方法，例如水熱法、化學氣相沉積法等。
[0058]為了使壓電層能夠更好的形成微納結構，優選在第一絕緣層12的上表面先製備一層種子層101，具體如圖3所示。可用本領域常規的方法製備，例如濺射或沉積法。種子層的厚度對發電機的性能沒有特別大的影響，一般為50nm-200nm之間，根據所選則的壓電層材料和種子層材料的不同而有所調整。
[0059]第一絕緣層12和/或第二絕緣層22應具有較大的介電係數，以滿足對電荷聚集的阻礙作用。目前常用的絕緣層材料均為有機高分子材料，但是在使用這些有機材料來製備絕緣層的過程中會產生較大的毒性，不利於環保，而且整個發電機的厚度不易控制。本發明人通過大量的實驗，發現當使用無機絕緣材料來製備絕緣層，特別是第一絕緣層12時，會取得出乎預料的優秀電輸出效果。原因是當第一絕緣層12選自氧化鋁、二氧化矽、鋁酸鋯和氧化鉿時，除了絕緣和隔離的作用外，該無機材料薄層還能明顯強化壓電層10、絕緣層10和下電極層11之間的黏附強度，圖4-a示出的是以氧化鋁作為第一絕緣層的情況，可以看出氧化鋅納米線與氧化鋁層之間和氧化鋁與底層的下電極層之間，結合都很緊密，非常有利於減小整個發電機的厚度，並且提高外加應力向壓電層進行傳導的效率。這一方面是由於氧化鋁與氧化鋅之間通過共用氧原子而形成了共價鍵，另一方面氧化鋁表面所具有的納米孔也增大了與氧化鋅的接觸面積，從而提高了二者之間的結合強度。而圖4-b則示出了以聚甲基丙烯酸甲酯(英文簡稱為PMMA)作為第一絕緣層12的情況。由於PMMA僅以範德華力附著在下電極層上，吸附強度較弱，二者很容易分開。而且PMMA與氧化鋅的熱膨脹係數差別較大，因此在PMMA表面再通過水熱法製備氧化鋅納米線時，就會出現氧化鋅層與PMMA層分離的情況，導致發電機整體厚度增加、外加應力無法有效的傳遞到壓電層氧化鋅上，使得發電機的輸出性能下降。由此可以看出，以無機絕緣材料，特別是無機氧化物作為第一絕緣層12能夠較好的克服有機絕緣層所帶來的上述問題，從而能夠製備出超薄的壓電納米發電機。無機絕緣層可通過本領域的常規方法製備，例如電化學法、磁控濺射法、蒸鍍法。一般第一絕緣層12為薄層結構，厚度可以在200nm-2 μ m範圍內，優選500nm_l.5 μ m,更優選 900nm-l.2 μ m。
[0060]第二絕緣層22因為是在壓電層製備之後形成的，無需再經過條件嚴苛的處理步驟，因此材料的種類對發電機性能的影響沒有那麼大，可以使用常規的無機或有機絕緣材料，可選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚對二甲基矽氧烷、鈦酸鋇、二氧化矽、鋁酸鋯。第二絕緣層如使用有機材料可用常規的旋塗法製備，如用無機材料也可以使用電化學、磁控濺射、蒸鍍的方法製備，厚度一般為20nm-2 μ m,在可能的情況下儘量薄些,優選50nm_500nm。
[0061 ] 下電極層11和上電極層21由導電材料構成，可選自金屬薄膜或銦錫氧化物薄膜，更優選金屬薄膜，例如鉬膜、鋁膜、金膜、銅膜。優選下電極層11的厚度為5 μ m-12 μ m，上電極層21的厚度為IOnm-1OOnm。
[0062]電極層應該與絕緣層或壓電層緊密接觸，以保證電荷的傳輸效率，較好的方式是將導電材料通過沉積的方式在絕緣層或壓電層的外表面成膜；具體的沉積方法可以為磁控濺射或蒸鍍。
[0063]本發明納米發電機的總體厚度小於20 μ m，最好小於15 μ m,使得發電機整體具有很高的靈敏度。為達到該效果，應協調選擇上述各組件的材料及厚度。
[0064]通過研究發現，本發明的納米發電機對外輸出電信號的大小與外加應力之間具有正相關性，這使得該納米發電機具備了作為應力傳感器的基本條件。而且由於本發明納米發電機的超薄特性，使之具有了極強的靈敏度，可以對微小應力進行監控。基於此，本發明人設計了眼球移動監控傳感器。其主體結構為本發明前面所公開的任一款壓電納米發電機，只需將上電極層21和下電極層11通過導線與所需的電信號監測裝置連接即可，所述的電信號監測裝置既可以是電壓監測裝置，也可以是電流監測裝置，還可以二者同時採集。
[0065]在使用的時候，用睫毛膠等粘結劑將眼球移動監控傳感器黏貼在上眼皮的外表面，使其中的上電極層21與上眼皮的外表面緊密貼合，如圖5所示:當眼球位於中間位置時，形變保持穩定後，沒有對外輸出的信號。當眼球向右邊移動時，眼球對上眼皮所施加的壓力隨著移動不斷發生變化:當眼球由中部逐漸移至外眼角處時，外眼角處的納米發電機逐漸向外彎曲變形，而眼皮中部納米發電機的形變則有所恢復，導致這兩處所對應的壓電層10受到的應力發生變化，從而對外輸出信號；當眼球從右邊移動到左邊時，這種彎曲變形的狀態又會發生相應的變化，從而對外輸出另外一個信號。只要眼球在不斷的移動，就不斷有對外輸出的信號可以被探測。
[0066]為了較為準確的監測眼球的移動狀態，監控傳感器中發電機的總長度至少要為從內眼角到外眼角上眼皮長度的一半，以便能夠覆蓋眼球移動過程中至少從中間到一個眼角邊緣的一個周期，即眼球移動監控傳感器的覆蓋範圍要達到至少從上眼皮的中部到內眼角或外眼角的長度，優選發電機覆蓋的總長度與從內眼角到外眼角的上眼皮長度相當，即發電機對上眼皮基本實現全長度覆蓋。
[0067]採用如下方法製備本發明的基於壓電納米發電機的眼球移動監控傳感器(參見圖
6):首先準備一個下電極層(例如鋁箔)，在下電極層的上表面每間隔一段距離貼上膠帶，通過陽極氧化法在下電極層表面沒有覆蓋膠帶的部分形成第一絕緣層(例如氧化鋁薄膜)，再向第一絕緣層上通過濺射形成種子層，在該種子層上通過水熱法或其他方法原位製備壓電層，例如氧化鋅納米線(ZnO NWs)，之後在壓電層的上表面旋塗一層第二絕緣層(例如PMMA)，在第二絕緣層形成之後通過沉積的方法形成一層很薄的上電極層(例如Al層)，最後通過除去膠帶並將相應的下電極層裁剪而形成多個納米發電機單元(例如NG I和NG II)。
[0068]由於本發明的納米發電機很薄，使用的材料也都具備較好的韌性，因此該器件可被彎曲360度(如圖7-c所示)。為了避免上下電極層的導通，可以讓上電極層的長和寬均小於所述下電極層的長和寬。再將所述壓電納米發電機進行封裝處理，用銅導線與上下電極連接起來，從而實現對眼球移動的監控。所述封裝層可以為絕緣材料，為了不影響納米發電機的整個厚度和使用靈敏度，封裝層優選絕緣薄膜，特別是有機薄膜，其厚度在可能的情況下儘量選擇薄一些，可以是100ηπι-2μπι。
[0069]實施例1:壓電納米發電機的製備
[0070]採用陽極氧化法在長5釐米X寬I釐米X厚10微米的鋁薄膜上生長一層氧化鋁薄膜作為第一絕緣層，在氧化鋁薄膜上磁控濺射一層厚度為IOOnm氧化鋅種子層。然後，通過水熱法在氧化鋅種子層上面生長一層厚度約2μπι的氧化鋅納米線陣列作為壓電材料。然後在氧化鋅納米線陣列上旋塗一層20nm厚的聚對二甲基矽氧烷作為第二絕緣層。最後，在聚對二甲基矽氧烷上面通過沉積法製備一層厚度50nm的鋁薄膜作為上電極層。本發電機的結構示意圖參見圖7-a，圖7-b為相應結構的電鏡照片，圖7-d為種子層和第一絕緣層的局部放大圖，圖7-c為發電機的實物照片。
[0071]對發電機施加外力，如揉搓或輕按，電壓表有相應的電信號輸出，說明能夠將機械能轉化為電能進行發電。附圖為使用不同厚度的氧化鋁作為第一絕緣層的情況下，發電機的電信號輸出情況，其中圖8-a為開路電壓圖，圖8-b為短路電流圖。
[0072]實施例2:壓電納米發電機的製備
[0073]以長3釐米X寬2釐米X厚12微米的鋁箔作為下電極層，在其上製備一層二氧化矽薄膜作為第一絕緣層，在第一絕緣層表面通過旋塗法製備一層厚度約I μ m的聚偏氟乙烯薄層作為壓電層。然後在壓電層上直接沉積一層厚度約20nm的鋁薄膜作為上電極層。將上電極層和下電極層通過導線與外接電壓表連接，對發電機施加外力，如揉搓或輕按，電壓表有相應的電信號輸出，說明能夠將機械能轉化為電能進行發電。
[0074]實施例3:基於壓電納米發電機的眼球移動監控傳感器的製備
[0075]採用陽極氧化法在長20毫米X寬5毫米X厚12微米的鋁薄膜上生長厚度為
Iμ m的第一絕緣層鋁酸鋯薄膜，然後在該薄膜上蒸鍍一層鋯鈦酸鉛種子層。再通過水熱法在該種子層上面生長一層鋯鈦酸鉛納米棒陣列作為壓電層，並在該納米線陣列上旋塗一層聚對二甲基矽氧烷作為第二絕緣層。最後，在聚對二甲基矽氧烷上面製備一層銅薄膜作為上電極層，利用導線將上下電極連接並引出。將該器件用膠布固定在上眼皮的表面，使銅薄膜與上眼皮緊密接觸，當人眼球在移動的過程中可以觀察到明顯的輸出信號，從而實現對眼球移動的監控。圖9-a為本發明監控傳感器的安放位置和眼球移動示意圖，圖9-b為當眼球以約0.4Hz的頻率慢速移動時的電信號輸出譜圖，圖9-c為眼球以1.6Hz的頻率快速移動時的電信號輸出譜圖。可以看出，當眼球移動的頻率發生變化時，監控傳感器的輸出頻率也發生明顯的變化。這說明本發明的眼球移動監控傳感器可以實現通過電信號監測來分析眼球移動狀態的目的。[0076]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種壓電納米發電機，其特徵在於，包括: 下電極層， 置於所述下電極層上表面的第一絕緣層， 置於所述第一絕緣層上表面的壓電層， 和位於壓電層上方的上電極層； 所述發電機的厚度小於20 μ m。
2.如權利要求1所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層和上電極層之間還設有第二絕緣層，所述第二絕緣層的上下表面分別與所述上電極層和所述壓電層貼合。
3.如權利要求1所述的納米發電機，其特徵在於，所述上電極層直接貼合在所述壓電層的上表面。
4.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述發電機的厚度小於15 μ m。
5.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層包含壓電材料。
6.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層還包含種子層，所述種子層處於所述第一絕緣層和所述壓電材料之間。
7.如權利要求5所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電材料選自氧化鋅、氮化鎵、碲化鎘、硫化鎘、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鍺酸鋰和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。`
8.如權利要求5所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電材料具有微納結構。
9.如權利要求8所述的納米發電機，其特徵在於，所述微納結構選自納米線、納米顆粒、納米棒、納米管、納米片和納米花。
10.如權利要求9所述的納米發電機，其特徵在於，所述微納結構為由納米線、納米管和/或納米棒組成的納米陣列。
11.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層的厚度範圍為50nm 至丨J 5 μ m0
12.如權利要求11所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層的厚度範圍為IOOnm到2μ m0
13.如權利要求12所述的納米發電機，其特徵在於，所述壓電層的厚度範圍為IOOnm到Iμ m0
14.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述第一絕緣層選自氧化招、二氧化娃、招酸錯和氧化鉿。
15.如權利要求2所述的納米發電機，其特徵在於，所述第二絕緣層選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚對二甲基矽氧烷、鈦酸鋇、二氧化矽和鋁酸鋯。
16.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述第一絕緣層的厚度範圍為200nm到2 μ m。
17.如權利要求16所述的納米發電機，其特徵在於，所述第一絕緣層的厚度範圍為500nm 到 1.5 μ m。
18.如權利要求2所述的納米發電機，其特徵在於，所述第二絕緣層的厚度範圍為20nm至Ij 2 μ m0
19.如權利要求18所述的納米發電機，其特徵在於，所述第二絕緣層的厚度範圍為50nm 到 500nm。
20.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述上電極和/或下電極層由金屬薄膜構成。
21.如權利要求20所述的納米發電機，其特徵在於，所述金屬薄膜為鉬膜、鋁膜、銀膜、金膜或銅膜。
22.如權利要求21所述的納米發電機，其特徵在於，所述下電極層的厚度為5-12μπι，所述上電極層的厚度為10nm-100nm。
23.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述上電極層通過沉積的方法製備。
24.如權利要求1-3任一項所述的納米發電機，其特徵在於，所述上電極層和下電極層通過外電路電連接。
25.—種眼球移動監控傳感器,其特徵在於,包含權利要求1-24任一項所述的發電機，所述上電極層和所述下電極層通過導線與電信號監測裝置相連接。
26.如權利要求25所述的監控傳感器，其特徵在於，所述電信號監測裝置為電壓和/或電流監測裝置。
27.如權利要求25或26所述的監控傳感器，其特徵在於，所述監控傳感器包括2個以上所述發電機。
28.如權利要求25或26 所述的監控傳感器，其特徵在於，所述發電機覆蓋的總長度至少為從內眼角到外眼角上眼皮長度的一半。
29.如權利要求28所述的監控傳感器，其特徵在於，所述發電機覆蓋的總長度與從內眼角到外眼角的上眼皮長度相當。
30.如權利要求25或26所述的監控傳感器，其特徵在於，所述發電機中的所述上電極層的長和寬分別小於所述下電極層的長和寬。
31.如權利要求25或26所述的監控傳感器，其特徵在於，還包括絕緣封裝層將所述發電機進行封裝。
32.如權利要求31所述的監控傳感器，其特徵在於，所述絕緣封裝層為有機薄膜。
33.一種眼球移動監控方法，其特徵在於，將權利要求25-32任一項所述的眼球移動監控傳感器黏貼在上眼皮外表面，使得所述上電極層與所述上眼皮外表面緊密貼合。
34.如權利要求33所述的監控方法，其特徵在於所述眼球移動監控傳感器的覆蓋範圍要達到至少從上眼皮的中部到內眼角或外眼角的長度。
【文檔編號】A61B5/00GK103780143SQ201310158878
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年5月2日 優先權日:2013年5月2日
【發明者】王中林, 李尙玟, 楊亞 申請人:國家納米科學中心