專利名稱：一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
目前，使用射頻識(shí)別技術(shù)的電子標(biāo)簽由于使用方便，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中，射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(如電感或電磁耦合)的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體(如電子標(biāo)簽或包含電子標(biāo)簽的產(chǎn)品)的自動(dòng)識(shí)別，從而達(dá)到例如驗(yàn)證、消費(fèi)、防偽等諸多目的。電子標(biāo)簽通常需要配合電子閱讀器使用，電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)有待識(shí)別信息，電子閱讀器通過讀取電子標(biāo)簽中的待識(shí)別信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別。通常，電子標(biāo)簽根據(jù)供電方式的不同可分為有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，通過電池供電以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送；無源電子標(biāo)簽內(nèi)沒有電池，通過接收閱讀器發(fā)出射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量來發(fā)送信號(hào)。無源電子標(biāo)簽由于沒有電池供電，因此讀寫距離非常受限，當(dāng)無源電子標(biāo)簽距離閱讀器較遠(yuǎn)時(shí)則無法發(fā)揮作用，因此在許多方面都無法取代有源電子標(biāo)簽。然而，有源電子標(biāo)簽雖然讀寫距離遠(yuǎn)，但是，由于其中的電池大多都是一次性電池，當(dāng)電池用盡后無法更換電池，由此導(dǎo)致有源電子標(biāo)簽隨之作廢，由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的有源電子標(biāo)簽存在著壽命短、無法長(zhǎng)期使用的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的有源電子標(biāo)簽壽命短、無法長(zhǎng)期使用的問題?！N與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的納米摩擦發(fā)電機(jī)；與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)相連的、產(chǎn)生控制信號(hào)的微控制芯片；以及與所述微控制芯片相連的、向所述電子閱讀器傳送所述控制信號(hào)的發(fā)射線圈。本實(shí)用新型實(shí)施例中的電子標(biāo)簽采用納米摩擦發(fā)電機(jī)供電，由于納米摩擦發(fā)電機(jī)可以將按壓產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，長(zhǎng)期對(duì)電子標(biāo)簽供電，因此，本實(shí)用新型實(shí)施例中的電子標(biāo)簽壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)期使用。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型又一個(gè)實(shí)施例提供的電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為圖1中的電子標(biāo)簽增加儲(chǔ)能元件后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為圖2中的電子標(biāo)簽增加儲(chǔ)能元件后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖4b示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)中的聚合物絕緣層上的微納凹凸結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖4c示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)中的聚合物絕緣層上的微納凹凸結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖5示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了圖5中的納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了圖6中的納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為充分了解本實(shí)用新型之目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型并不僅僅限于此。本實(shí)用新型提供了一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的有源電子標(biāo)簽壽命短、無法長(zhǎng)期使用的問題。圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的與電子閱讀器20通信的電子標(biāo)簽10。該電子標(biāo)簽10包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的納米摩擦發(fā)電機(jī)11 ;與納米摩擦發(fā)電機(jī)11相連的、產(chǎn)生控制信號(hào)的微控制芯片12 ;以及與微控制芯片12相連的、向電子閱讀器20傳送控制信號(hào)的發(fā)射線圈13。其中，納米摩擦發(fā)電機(jī)11在按壓時(shí)即可產(chǎn)生電能從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微控制芯片12和發(fā)射線圈13的供電，關(guān)于納米摩擦發(fā)電機(jī)11的具體結(jié)構(gòu)，將在后面進(jìn)行詳細(xì)地介紹。微控制芯片12的主要作用在于產(chǎn)生包含識(shí)別碼的控制信號(hào)，并控制發(fā)射線圈13將產(chǎn)生的控制信號(hào)發(fā)送給外部的電子閱讀器20。其中，該識(shí)別碼可以是預(yù)先設(shè)置好的，為了對(duì)該識(shí)別碼進(jìn)行存儲(chǔ)，微控制芯片12內(nèi)部還可以進(jìn)一步包括存儲(chǔ)該識(shí)別碼的存儲(chǔ)元件。另夕卜，微控制芯片12內(nèi)部還可以進(jìn)一步包括用于根據(jù)存儲(chǔ)元件內(nèi)存儲(chǔ)的識(shí)別碼產(chǎn)生包含該識(shí)別碼的控制信號(hào)的控制元件。具體地，根據(jù)電子標(biāo)簽的不同用途，微控制芯片12的工作過程也會(huì)有所區(qū)別。例如，如果電子標(biāo)簽的用途是用于小區(qū)的門禁卡或其他身份識(shí)別性卡片，存儲(chǔ)元件內(nèi)部只要存儲(chǔ)一個(gè)預(yù)先獲得授權(quán)的識(shí)別碼，并在每次通過小區(qū)門口刷卡時(shí)由控制元件產(chǎn)生包含該識(shí)別碼的控制信號(hào)即可。也就是說，在身份識(shí)別或類似情況中，存儲(chǔ)元件內(nèi)部存儲(chǔ)的識(shí)別碼通常是不變的，因此控制元件每次產(chǎn)生的控制信號(hào)中的識(shí)別碼都相同。但是，如果電子標(biāo)簽的用途是用于公交車的公交卡或其他消費(fèi)性卡片，存儲(chǔ)元件內(nèi)部首先需要存儲(chǔ)一個(gè)能夠體現(xiàn)余額信息的識(shí)別碼，在每次刷卡時(shí)由控制元件產(chǎn)生包含該識(shí)別碼的控制信號(hào)，然后，在刷卡之后，如果余額產(chǎn)生了變化，控制元件還應(yīng)該根據(jù)變化后的余額修改存儲(chǔ)元件中存儲(chǔ)的識(shí)別碼的數(shù)值，以便于下次產(chǎn)生控制信號(hào)時(shí)能夠在控制信號(hào)中包含修改后的識(shí)別碼。其中，控制元件可以根據(jù)具體情況來確定變化后的余額，例如，如果每次刷卡的消費(fèi)金額是固定的，則控制元件可以自動(dòng)計(jì)算出刷卡后的余額并對(duì)應(yīng)修改存儲(chǔ)元件中的識(shí)別碼；如果每次刷卡的消費(fèi)金額是不固定的，這時(shí)，可以由電子閱讀器來計(jì)算刷卡后的余額，并將刷卡后的余額發(fā)送給電子標(biāo)簽，由控制元件根據(jù)電子閱讀器發(fā)送來的余額修改存儲(chǔ)元件中的識(shí)別碼?？蛇x地，在上述情況中，電子標(biāo)簽10還可以進(jìn)一步包括接收線圈14，如圖2所示。該接收線圈14主要用于接收外部的電子閱讀器20發(fā)來的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)傳送給微控制芯片12處理。例如，在上面描述的每次刷卡消費(fèi)金額不固定的情況中，接收線圈14可以用來接收電子閱讀器計(jì)算后發(fā)過來的刷卡后的余額?？蛇x地，圖2中的電子標(biāo)簽還可以是半有源電子標(biāo)簽，這種半有源電子標(biāo)簽在工作時(shí)由電子閱讀器20首先發(fā)來驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后，接收線圈14接收到該驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給微控制芯片12。微控制芯片12憑借該驅(qū)動(dòng)信號(hào)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流來獲取能量，該能量與納米摩擦發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的電能相結(jié)合，共同為微控制芯片12供電，使得微控制芯片12產(chǎn)生控制信號(hào)。在這種方式中，電子閱讀器20發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)一方面可以起到驅(qū)動(dòng)電子標(biāo)簽10產(chǎn)生控制信號(hào)的作用，另一方面還可以為電子標(biāo)簽10提供部分能量，這樣在納米摩擦發(fā)電機(jī)11的發(fā)電功率較低時(shí)能夠?qū){米摩擦發(fā)電機(jī)11的電能進(jìn)行補(bǔ)充。另外，為了對(duì)納米摩擦發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲(chǔ)，圖1和圖2中描述的電子標(biāo)簽還可以進(jìn)一步包括儲(chǔ)能元件15,該儲(chǔ)能元件15例如可以是儲(chǔ)能電容。圖3a示出了圖1中的電子標(biāo)簽包含儲(chǔ)能元件時(shí)的結(jié)構(gòu)圖，圖3b示出了圖2中的電子標(biāo)簽包含儲(chǔ)能元件時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。從圖3a和圖3b中可以看到,儲(chǔ)能元件15連接在納米摩擦發(fā)電機(jī)11和微控制芯片12之間，其輸入端與納米摩擦發(fā)電機(jī)11相連，用于對(duì)納米摩擦發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，其輸出端與微控制芯片12相連，用于在需要時(shí)將電能提供給微控制芯片12。通過儲(chǔ)能元件15的使用，可以對(duì)納米摩擦發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的多余的電能加以收集，避免了電能的浪費(fèi)。為了控制儲(chǔ)能元件15何時(shí)向微控制芯片12供電，還可以在圖3a和圖3b中進(jìn)一步設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)(圖中未示出)對(duì)儲(chǔ)能元件15進(jìn)行控制。其中，該控制開關(guān)可以是一個(gè)機(jī)械開關(guān)，設(shè)置電子標(biāo)簽的外部，由用戶手動(dòng)控制，也可以是一個(gè)電路開關(guān)，由微控制芯片12內(nèi)部的程序進(jìn)行控制。上面描述的電子標(biāo)簽除了可以用于身份識(shí)別、電子消費(fèi)等領(lǐng)域外，還可以用于產(chǎn)品防偽等多種領(lǐng)域。另外，與該電子標(biāo)簽通信的電子閱讀器可以是移動(dòng)設(shè)備(例如手機(jī))中的電子閱讀器，也可以是安裝在固定位置(如商場(chǎng)內(nèi)、公交上)的電子閱讀器。通過上面描述的電子標(biāo)簽，由于采用納米摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，因此可以實(shí)現(xiàn)自給供電，無需更換電池或進(jìn)行充電，大大提高了電子標(biāo)簽的使用時(shí)間和壽命，方便了用戶的使用。其中，圖1、圖2、圖3a及圖3b中的電子標(biāo)簽內(nèi)部包含的納米摩擦發(fā)電機(jī)11可以采用如下兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第一種結(jié)構(gòu)的納米摩擦發(fā)電機(jī)如圖4a所示，包括第一電極61、第一高分子聚合物絕緣層60、第二高分子聚合物絕緣層62和第二電極63。具體地，第一電極61位于第一高分子聚合物絕緣層60的第一側(cè)表面60a上，第二電極63位于第二高分子聚合物絕緣層62的第一側(cè)表面62a上。第一電極61和第二電極63可以為導(dǎo)電的金屬薄膜,其可以通過真空濺射法或蒸鍍法鍍?cè)谙鄳?yīng)的高分子聚合物絕緣層的表面上。其中，第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b與第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b相接觸，且第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b上，以及第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b上，分別設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)80。因此，在第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b上的微納凹凸結(jié)構(gòu)80以及第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b上的微納凹凸結(jié)構(gòu)80之間形成一個(gè)摩擦界面。具體地，第二高分子聚合物絕緣層和第一高分子聚合物絕緣層正對(duì)貼合，并在兩個(gè)短的邊緣通過普通膠布密封，來保證兩個(gè)聚合物絕緣層的適度接觸。當(dāng)然，第二高分子聚合物絕緣層和第一高分子聚合物絕緣層之間也可以通過其他的方式進(jìn)行固定接觸。圖4a中還示出了第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b以及第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b的微納凹凸結(jié)構(gòu)80的示意圖，該微納凹凸結(jié)構(gòu)能夠增加摩擦阻力，提高發(fā)電效率。所述微納凹凸結(jié)構(gòu)能夠在薄膜制備時(shí)直接形成，也能夠用打磨的方法使高分子聚合物薄膜的表面形成不規(guī)則的微納凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，圖4a示出了半圓形的微納凹凸結(jié)構(gòu)，且在圖4a中，第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b的微納凹凸結(jié)構(gòu)的凹部與第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b的凸部相對(duì)，使得微納凹凸結(jié)構(gòu)之間的接觸面積最大，因此，圖60中的微納凹凸結(jié)構(gòu)是優(yōu)選方案，可以提高發(fā)電效率。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，也可以使第二高分子聚合物絕緣層62的第二側(cè)表面62b的微納凹凸結(jié)構(gòu)的凸部與第一高分子聚合物絕緣層60的第二側(cè)表面60b的凸部相對(duì)，或者，調(diào)整凹部與凸部之間的位置關(guān)系，例如，使凹部與凸部之間不是恰好相對(duì)，而是稍微錯(cuò)開一定的距離，以調(diào)節(jié)發(fā)電效率。而且，微納凹凸結(jié)構(gòu)的形狀也不限于此，還可以制作成其它形狀，例如可以為條紋狀、立方體型、四棱錐型、或圓柱形等等。另外，該微納凹凸結(jié)構(gòu)通常為有規(guī)律的納米級(jí)至微米級(jí)的凹凸結(jié)構(gòu)(由于微納凹凸結(jié)構(gòu)很小，在圖4a中為了使得微納凹凸結(jié)構(gòu)能夠看清楚，因此，對(duì)微納凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了放大，即圖4a中的微納凹凸結(jié)構(gòu)是不按比例繪制的。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在實(shí)際情況中，高分子聚合物絕緣層上的微納凹凸結(jié)構(gòu)是納米級(jí)至微米級(jí)的非常小的凹凸結(jié)構(gòu))。圖4b和圖4c分別示出了高分子聚合物絕緣層上的微納凹凸結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和俯視圖。采用圖4a所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)，可以通過第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間的摩擦，在第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電壓或電流，從而為微控制芯片供電。另外，還可以在圖4a所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間增加一個(gè)居間薄膜。該居間薄膜也是一高分子聚合物絕緣層，它位于第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間。居間薄膜的一側(cè)表面具有四棱錐型或其他形狀的微納凹凸結(jié)構(gòu)。其中，居間薄膜的未設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)的一側(cè)固定在第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上，固定的方法可以是用一層薄的未固化的高分子聚合物絕緣層作為粘結(jié)層，經(jīng)過固化后，居間薄膜將牢牢地固定于第二高分子聚合物絕緣層上。通過居間薄膜的使用，可以進(jìn)一步增加納米摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。第二種結(jié)構(gòu)的納米摩擦發(fā)電機(jī)如圖5所示，包括依次層疊設(shè)置的第一電極71，第一高分子聚合物絕緣層72，以及摩擦電極73 ;第一高分子聚合物絕緣層72和摩擦電極73相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)(圖5未示出，可參照?qǐng)D4a對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方式)；所述第一電極71和摩擦電極73為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流輸出電極。其中，納米摩擦發(fā)電機(jī)可以是非透明的多層柔性平板結(jié)構(gòu)，任意彎曲或變形造成高分子聚合物絕緣層72和摩擦電極73之間摩擦起電。高分子聚合物絕緣層72的具有微納凹凸結(jié)構(gòu)的表面與摩擦電極73相對(duì)接觸疊放形成層疊體，層間沒有任何粘合物。該摩擦發(fā)電機(jī)的邊緣用普通膠布密封，來保證聚合物絕緣層與摩擦電極的適度接觸。本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，高分子聚合物絕緣層72相對(duì)摩擦電極73的表面上沒有設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)，僅摩擦電極73的表面上設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)。[0038]本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，高分子聚合物絕緣層72相對(duì)摩擦電極73的表面上設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)，而摩擦電極73的表面上沒有設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)。圖5所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)與圖4所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的主要區(qū)別在于圖4所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)是通過聚合物與聚合物之間的摩擦進(jìn)行發(fā)電的，而圖5所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)是通過聚合物與金屬(即電極)之間的摩擦進(jìn)行發(fā)電的，主要利用了金屬容易失去電子的特性，使摩擦電極與第一高分子聚合物絕緣層之間形成感應(yīng)電場(chǎng)，從而產(chǎn)生電壓或電流。圖6示出了圖5中的納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方式，如圖6所示，納米摩擦發(fā)電機(jī)包括依次層疊設(shè)置的第一電極81，第一高分子聚合物絕緣層82，第二高分子聚合物絕緣層83和第二電極84 ;其中，第一高分子聚合物絕緣層82和第二高分子聚合物絕緣層83之間設(shè)置有摩擦電極85 ;第一高分子聚合物絕緣層82相對(duì)摩擦電極85的面和摩擦電極85相對(duì)第一高分子聚合物絕緣層82的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)；第二高分子聚合物絕緣層83相對(duì)摩擦電極85的面和摩擦電極85相對(duì)第二高分子聚合物絕緣層83的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)；所述第一電極81和第二電極84串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的一個(gè)輸出電極；所述摩擦電極85為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的另一個(gè)輸出電極。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，納米摩擦發(fā)電機(jī)是非透明的多層柔性平板結(jié)構(gòu)，任意彎曲或變形造成第一高分子聚合物絕緣層82和摩擦電極85之間，摩擦電極85和第二高分子聚合物絕緣層83之間摩擦起電。優(yōu)選地，如圖7所示，圖6中的納米摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦電極85還可以進(jìn)一步包括依次層疊設(shè)置的第三電極層851，第三高分子聚合物層852以及第四電極層853。第三電極層851和第四電極層853的表面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)。該微納凹凸結(jié)構(gòu)為納米級(jí)至微米級(jí)的凹凸結(jié)構(gòu)，優(yōu)選凸起高度300nm_l μ m (更優(yōu)選350-500nm)的凹凸結(jié)構(gòu)。上述的第一電極和第二電極對(duì)所用材料沒有特殊規(guī)定，能夠形成導(dǎo)電層的材料都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)，例如是銦錫氧化物、石墨烯電極、銀納米線膜，以及金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。上述的第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)可以相同也可以不同，獨(dú)立的選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維(再生)海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜中的任意一種。優(yōu)選地，第一高分子聚合物絕緣層22與第二高分子聚合物絕緣層23的厚度是100 μ m-500 μ m。第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層分別在它們的一個(gè)表面上設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)，然后采用射頻濺鍍等常規(guī)方法，在第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層未設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)的面上設(shè)置第一電極和第二電極。微納凹凸結(jié)構(gòu)為納米級(jí)至微米級(jí)的凹凸結(jié)構(gòu)，優(yōu)選凸起高度50-300nm的凹凸結(jié)構(gòu)。上述的第三高分子聚合物層所用材質(zhì)與第一高分子聚合物層和第二高分子聚合物層不同，選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維(再生)海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一種，優(yōu)選的其厚度是100 μ m-500 μ m,更優(yōu)選為200 μ m。上述的第三電極層和第四電極層對(duì)所用材料沒有特殊規(guī)定，能夠形成導(dǎo)電層的材料都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，例如可以選擇導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電高分子、金屬材料，金屬材料包括純金屬和合金，純金屬選自金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢、釩等，合金可以選自輕合金(鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金等)、重有色合金(銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金等)、低熔點(diǎn)合金(鉛、錫、鎘、鉍、銦、鎵及其合金)、難熔合金(鎢合金、鑰合金、鈮合金、鉭合金等)。圖7所示的第一高分子聚合物絕緣層的具有微納凹凸結(jié)構(gòu)的表面與摩擦電極的第三電極層相對(duì)接觸疊放，然后第二高分子聚合物絕緣層的具有微納凹凸結(jié)構(gòu)的表面疊放到摩擦電極的第四電極層上形成層疊體，層間沒有任何粘合物。該摩擦發(fā)電機(jī)的邊緣用普通膠布密封，來保證聚合物絕緣層與摩擦電極的適度接觸。第一電極和第二電極串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的一個(gè)輸出電極；摩擦電極的第三電極層和第四電極層串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的另一個(gè)輸·出電極。本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)摩擦電極第三電極層的表面上，和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)摩擦電極第四電極層的表面上都沒有設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)，僅第三電極層和第四電極層的表面上設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)摩擦電極第三電極層的表面上，和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)摩擦電極第四電極層的表面上設(shè)有微納凹凸結(jié)構(gòu)，而第三電極層和第四電極層的表面上沒有設(shè)置微納凹凸結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，納米摩擦發(fā)電機(jī)是透明的多層柔性平板結(jié)構(gòu)，任意彎曲或變形造成第一高分子聚合物絕緣層和摩擦電極之間，摩擦電極和第二高分子聚合物絕緣層之間摩擦起電。該摩擦發(fā)電機(jī)包括依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，摩擦電極，第二高分子聚合物絕緣層和第二電極。摩擦電極包括依次層疊設(shè)置的第三電極層，第三高分子聚合物層以及第四電極層。第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)第三電極層的面和第三電極層相對(duì)第一高分子聚合物絕緣層的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)；第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)第四電極層的面和第四電極層相對(duì)第二高分子聚合物絕緣層的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)。所述第一電極和第二電極串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的一個(gè)輸出電極；所述摩擦電極的第三電極層和第四電極層串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)電壓和電流的另一個(gè)輸出電極。第一電極、第二電極、第三電極層和第四電極層分別獨(dú)立的選自銦錫氧化物ατο)、石墨烯電極和銀納米線膜中的任意一種。第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層、第三高分子聚合物層分別獨(dú)立的選自如下透明高聚物中的任意一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)。采用上述優(yōu)選材料后，這時(shí)整個(gè)摩擦發(fā)電機(jī)是一個(gè)全透明柔性裝置。通過上面描述的兩種結(jié)構(gòu)的納米摩擦發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的自給供電。另夕卜，如上面所描述的，通過適當(dāng)選擇材料，上述的納米摩擦發(fā)電機(jī)可以制作為柔性發(fā)電機(jī)，甚至可以制作為全透明的柔性發(fā)電機(jī)。另外，電子標(biāo)簽中的其余部分，例如微控制芯片和發(fā)射線圈也都可以選擇柔性材質(zhì)制作，這樣，整個(gè)電子標(biāo)簽可以制作為全柔性的。全柔性電子標(biāo)簽在使用時(shí)不怕彎折，而且用戶通過揉搓按壓等操作即可靈活控制納米摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于電子標(biāo)簽可以制作為全柔性的，因此，電子標(biāo)簽的形狀設(shè)計(jì)更為靈活，例如，可以設(shè)計(jì)為常規(guī)的卡片狀、圓形、菱形等各種形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說明中，為便于理解，對(duì)方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于上述步驟的順序并不作嚴(yán)格限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM / RAM、磁碟、光盤等。還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。顯然，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣 ，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi) ，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽，其特征在于，包括 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的納米摩擦發(fā)電機(jī)； 與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)相連的、產(chǎn)生控制信號(hào)的微控制芯片；以及 與所述微控制芯片相連的、向所述電子閱讀器傳送所述控制信號(hào)的發(fā)射線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述微控制芯片相連的、從所述電子閱讀器接收信號(hào)的接收線圈。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子標(biāo)簽,其特征在于,進(jìn)一步包括儲(chǔ)能元件,所述儲(chǔ)能元件的輸入端與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)相連，所述儲(chǔ)能元件的輸出端與所述微控制芯片相連。
4.如權(quán)利要求3所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述儲(chǔ)能元件相連的控制開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括 第一高分子聚合物絕緣層； 第一電極，位于所述第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上； 第二高分子聚合物絕緣層； 第二電極，位于所述第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上； 其中，所述第一電極和第二電極是所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極； 所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面接觸，且所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面以及第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面分別設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及摩擦電極；其中，第一高分子聚合物絕緣層和摩擦電極相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)；所述第一電極和摩擦電極為納米摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極。
7.如權(quán)利要求6所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括第二高分子聚合物絕緣層和第二電極， 其中，所述第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層和第二電極依次層疊設(shè)置；所述摩擦電極設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間；第一高分子聚合物絕緣層和摩擦電極兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)；第二高分子聚合物絕緣層和摩擦電極兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)；所述第一電極和第二電極串聯(lián)為納米摩擦發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出電極；所述摩擦電極為納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一個(gè)輸出電極。
8.如權(quán)利要求7所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述摩擦電極包括依次層疊設(shè)置的第三電極層，第三高分子聚合物層以及第四電極層； 第一高分子聚合物絕緣層和第三電極層兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)； 第二高分子聚合物絕緣層和第四電極層兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納凹凸結(jié)構(gòu)； 所述第一電極和第二電極串聯(lián)為納米摩擦發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出電極；所述摩擦電極的第三電極層和第四電極層串聯(lián)為納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一個(gè)輸出電極。
9.如權(quán)利要求5-8任一所述的電子標(biāo)簽，其特征在于， 所述電極所用材料是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈕、招、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或fL;合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、鈮合金或鉭合金；所述摩擦電極所用材料是金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金； 所述高分子聚合物絕緣層所用材料選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一種。
10.如權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述電子標(biāo)簽中的納米摩擦發(fā)電機(jī)、微控制芯片以及發(fā)射線圈均為柔性材質(zhì)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種與電子閱讀器通信的電子標(biāo)簽，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的有源電子標(biāo)簽壽命短、無法長(zhǎng)期使用的問題。該電子標(biāo)簽包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的納米摩擦發(fā)電機(jī)；與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)相連的、產(chǎn)生控制信號(hào)的微控制芯片；以及與所述微控制芯片相連的、向所述電子閱讀器傳送所述控制信號(hào)的發(fā)射線圈。本實(shí)用新型實(shí)施例中的電子標(biāo)簽采用納米摩擦發(fā)電機(jī)供電，由于納米摩擦發(fā)電機(jī)可以將按壓產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，長(zhǎng)期對(duì)電子標(biāo)簽供電，因此，本實(shí)用新型實(shí)施例中的電子標(biāo)簽壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)期使用。
文檔編號(hào)G06K19/07GK202904631SQ201220592408
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者徐傳毅, 范鳳茹, 劉軍鋒 申請(qǐng)人:納米新能源(唐山)有限責(zé)任公司