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公开(公告)号：CN118866559A
公开(公告)日：2024-10-29
申请号：CN202410855741.1
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于储能和传感一体化技术领域的一种对侧向冲击敏感的MEMS传感和储能一体化器件。是包括上三层电极、中间层可动电极和底层电极组成的多叠层式结构的超级电容器；其中采用了“之”字型悬臂梁和质量块梳齿结构的中间层可动电极，及有梳齿微凸台的底层电极；“之”型悬臂梁在硫酸电解液环境中于横向发生拉伸形变，使得在侧向冲击载荷时，两层电极的梳齿之间发生接触短路，导致电压突降，实现对侧向冲击载荷的准确传感；本发明有效增强了对侧向载荷冲击的感知，梳齿凸台与凹槽上的氮化硼绝缘层有效隔绝纵向冲击载荷，保证对侧向载荷冲击敏感的专一性，对填补倾斜侵彻场景下冲击传感的空缺具有很重要意义。
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公开(公告)号：CN118818085A
公开(公告)日：2024-10-22
申请号：CN202410855923.9
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
IPC: G01P15/08 , G01P15/125
Abstract: 本发明公开了属于MEMS传感器技术领域的一种对Z轴方向高角加速度敏感及具能量存储的MEMS器件。器件实际上是可以等价为多个狭长形超级电容器的并联结构，并进行一体化封装。静置时，器件可以等价为储能器件。当器件突然开始快速转动，并且在毫秒的时间内转速急速升高，惯性将导致电解液在狭长流道内快速流动。电解液的快速流动影响离子分布，导致电解液电势突变，进而使电容器出现明显的电压下降。当转速趋于恒定，角加速度降低为0时，电解液不再流动，器件恢复至稳定状态进行持续放电。本发明解决现有角加速度计体积较大、量程较小的问题，对Z轴方向高过载角加速度敏感，同时具备储能功能，从而实现对外的信息输出与能量输出。
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公开(公告)号：CN118841266A
公开(公告)日：2024-10-25
申请号：CN202410855096.3
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于储能感知一体化领域的一种针对高过载冲击储能传感一体化器件的设计方法。该设计方法包括确定高过载参数范围、确认导流缝图案类型、确认导流缝图案参数、确认器件类型；不同的导液缝占比将影响多孔电极的对称性和电解液电势，进而影响储能性能。导流缝的不同图案和尺寸都会影响导流通量和液体压强，进而影响传感性能。本发明梳理清楚了高过载冲击的外部环境进行传感设计和储能设计的先后顺序与耦合关系，能够实现储能传感一体化器件设计中对于传感响应和储能容量的双重兼顾。
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公开(公告)号：CN118794476A
公开(公告)日：2024-10-18
申请号：CN202410855634.9
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于储能感知一体化领域的一种具有自供电可调阈值开关的高过载冲击感知微系统。该微系统采用了带有电气互连的硬质封装，将感能一体化器件、功能电路和可调阈值的自供电触发开关集成起来。其中，感能一体化电容器件采用经典的三叠层短路结构：非冲击环境下，器件作为高能量密度电容器为系统稳定供电；在功能电路的控制下，器件中间层在电解液环境中发生形变，与器件下电极接触形成软短路，实现对高过载冲击的敏锐感知。本发明自供电触发开关防止自传感系统在低g值条件下被误触发解决了容易误触发的问题，提高了储能感知系统的可靠性和灵敏度，有望应用于航天、军事等高可靠性要求的领域。
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公开(公告)号：CN118866891A
公开(公告)日：2024-10-29
申请号：CN202410855188.1
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于微系统与储能感知一体化领域的一种智能感知连续高过载力学冲击和持续供能的一体化微系统。具体包括三部分内容：整体封装结构、各部分之间的电气链接、后端功能电路；其整体封装结构采用三明治式结构，外围功能电路、储能感知一体化器件、外封装底座自上而下依次堆叠，之间使用键合层进行连接，然后用环氧树脂封装在外封装管壳内。外围功能电路和储能感知一体化器件在一体化微系统内电气连接。该微系统具备实时可编程的功能，借助内部的参数整定电路，在外部对其内部参数进行整定编程。集成度高、体积小巧、使用简单、即用即连、智能处理的优点，并能够在变梯度的高过载力学冲击恶劣环境下储能并为电子元器件进行持续供电。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN1456498A
公开(公告)日：2003-11-19
申请号：CN03143102.X
申请日：2003-06-09
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于纳米材料制备技术范围的一种双壁碳纳米管的合成方法。以正己烷为碳源，二茂铁为催化剂前驱体，氩气和氢气的混合气体为载气，硫磺作为添加剂，用化学气相沉积法在卧式电阻炉上合成双壁碳纳米管。直接采用硫磺代替噻吩，可以保证溶液中硫的浓度在反应过程中比较稳定，采用较大流量的氩气和氢气混合气体以获得双壁碳纳米管。本技术操作简单，稳定性较高，适合于批量合成双壁碳纳米管。
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公开(公告)号：CN118826725A
公开(公告)日：2024-10-22
申请号：CN202410854876.6
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
IPC: H03K17/975
Abstract: 本发明公开了属于MEMS传感器技术领域的一种耦合了超级电容式储能原理的高过载力学冲击MEMS惯性开关。该惯性开关是三层式的封闭式结构。三层硬质结构是附着有多孔电极材料的金属集电极，三层结构之间的腔体钟充满电解质溶液。三层结构中，中间层开有导流缝隙，从而释放中间层在密闭液体空间中的可动性。下层带有圆形凸台。上中下三层各自独立，不需要进行任何电气连接。本发明所提出的这种耦合了超级电容式储能原理的高过载力学冲击MEMS惯性开关一方面通过液态封闭环境缓冲解决惯性开关大阈值准确度与抗高过载的问题，另一方面彻底解决惯性开关的能耗问题，让惯性开关具备能量存储和对外供能的能力。
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公开(公告)号：CN118826726A
公开(公告)日：2024-10-22
申请号：CN202410855845.2
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
IPC: H03K17/975
Abstract: 本发明公开了一种小体积蛇形悬臂梁MEMS冲击传感和储能器件，采用四向蛇形悬臂梁作为中间可动电极，器件整体体积缩小到1cm*1cm*1cm以内。器件采用了三叠层短路结构，在非冲击环境下，各极板相互隔离，器件充当储能器件实现对外供电；在高过载冲击环境下，中间层蛇形悬臂梁在硫酸电解液环境中发生弹性形变，末端带孔的质量块在冲击方向产生位移，与底层极板微凸台接触造成软短路，实现对高过载冲击的敏锐感知。本发明的蛇形悬臂梁中间层极板和具有圆形孔阵列的中间质量块，有效增强了微小空间内中间层极板的形变能力和减弱了冲击形变时电解液环境的流体阻力。大幅缩小了器件体积，提高侵彻引信在小空间严峻环境下的应用率。
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公开(公告)号：CN118604388A
公开(公告)日：2024-09-06
申请号：CN202410854970.1
申请日：2024-06-28
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于MEMS技术领域的一种高密度储能并能感知高g值加速度的MEMS器件。该MEMS器件由一个典型的悬臂梁质量块和多孔电极构成，并封装在密封的腔体中，腔体内充满电解液。通过在内部结构上烧结多孔电极，多孔电极和电解液将够成超级电容从而实现能量存储和对外能量供应。当器件受到外界的高g值加速度时，悬臂梁质量块将在电解液液体环境下运动，电解液快速流过多孔电极，将导致多孔电极内部的离子浓度出现突变，从而导致器件电压随着流速变化而变化。封闭的液态环境对悬臂梁质量块进行阻尼，使器件在高g值冲击下维持较好的线性度并能够显著的降低其后续的振荡与杂波。
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公开(公告)号：CN1193931C
公开(公告)日：2005-03-23
申请号：CN03143102.X
申请日：2003-06-09
Applicant: 清华大学
Abstract: 本发明公开了属于纳米材料制备技术范围的一种双壁碳纳米管的合成方法。以正己烷为碳源，二茂铁为催化剂前驱体，氩气和氢气的混合气体为载气，硫磺作为添加剂，用化学气相沉积法在卧式电阻炉上合成双壁碳纳米管。直接采用硫磺代替噻吩，可以保证溶液中硫的浓度在反应过程中比较稳定，采用较大流量的氩气和氢气混合气体以获得双壁碳纳米管。本技术操作简单，稳定性较高，适合于批量合成双壁碳纳米管。
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