1.本发明涉及电子设备技术领域，具体地涉及一种柔性设备的制备方法以及柔性设备。
背景技术：
2.随着现代科技的不断发展，越来越多的柔性电子产品被广泛应用于生活中，如小型健康监测设备、智能电子皮肤、智能包装、软体机器人等。这些产品的出现对器件的高度集成和小型化的要求越来越高，需要在有限的空间内集成更多的功能和器件。同时，器件的形状、厚度等因素对它们的客制化应用也十分重要。
3.目前传统的制造方法需要单独制作柔性设备的各个模块后再进行集成，因此需要进行多次加工和组装，整个生产工艺比较复杂，生产效率低并且生产成本高昂。
4.另外，目前柔性设备还不够轻便，难以用于日常携带和安装。
技术实现要素：
5.本发明实施例的目的是提供一种柔性设备的制备方法以及柔性设备，从而解决或部分解决现有技术的缺陷。
6.具体地，为了实现上述目的，本发明实施例提供一种柔性设备的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供柔性基底；以及将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块集成在所述柔性基底上，其中，所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块为以打印方式制备的模块，并且所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块相互电连接。
7.可选地，所述将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块集成在所述柔性基底上包括：将所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块集成在所述柔性基底的同一侧；或者将所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块集成在所述柔性基底的两侧。
8.可选地，将所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块通过孔洞或通道方式集成在所述柔性基底的两侧。
9.可选地，所述柔性基底选自以下各者中的至少一者：纤维素纸、合成纸、塑料、天然材料织物、聚合物材料织物。
10.可选地，所述柔性基底的厚度小于1000μm。
11.可选地，所述能源采集模块选自以下各者中的至少一者：机械能采集模块、光能采集模块、声能采集模块、电磁感应能源采集模块、液流发电机、摩擦纳米发电机；所述能源储存模块选自以下各者中的至少一者：锂离子电池、钠离子电池、锌锰电池、镍锰电池、镍铁电池、离子电子学电池、超级电容器；所述能量输出模块选自以下各者中的至少一者：温度传感器、距离传感器、振动传感器、声音传感器、湿度传感器、光线传感器、压力传感器。
12.可选地，所述打印方式包括完全打印和部分打印。
13.可选地，在所述打印方式包括部分打印方式的情况下，所述摩擦纳米发电机包括摩擦层和以完全打印方式制备的导电层；和/或所述温度传感器包括传感芯片和以完全打印方式制备的nfc线路。
14.可选地，在所述打印方式包括完全打印方式的情况下，所述离子电子学电池包括以完全打印方式制备的储能单元。
15.可选地，所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块通过导电线路电连接，优选地，所述导电线路的材料选自以下各者中的至少一者：金、银、铜、铁、铝、石墨。
16.可选地，所述打印方式选自以下各者中的至少一者：3d打印、喷墨打印、挤出打印、丝网印刷、磁控溅射、直接书写。
17.另一方面，本发明提供一种柔性设备，所述柔性设备包括柔性基底；以及能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块，所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块集成在所述柔性基底上，其中，所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块为以打印方式制备的模块，并且所述能源采集模块、所述能源储存模块以及所述能量输出模块相互电连接。
18.通过上述技术方案，本发明的有益效果是，通过使用打印的方法来快速地制备柔性设备，可以将柔性设备的各个模块方便地集成在柔性基底上，克服了传统制造方法需要进行多次加工和组装的缺点，简化了整个生产工艺，极大地提高了生产效率，并且极大地降低生产成本。
19.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
21.图1为本发明提供的柔性设备的制备方法的流程图；
22.图2为本发明提供的柔性设备的示意图；
23.图3为本发明一实施例提供的柔性设备的示意图；
24.图4a为本发明一实施例提供的柔性设备的正面的示意图；
25.图4b为本发明一实施例提供的柔性设备的反面的示意图。
26.附图标记说明
27.200柔性基底
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210能源采集模块
28.220能源储存模块
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230能量输出模块
29.231nfc线路
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232温度传感芯片
30.240连接线路
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250连接孔洞
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明的要旨，而并非意在限制本发明。
32.本发明提供了一种柔性设备的制备方法，如图1所示，所述制备方法可以包括步骤s1和s2。
33.s1，提供柔性基底。
34.本发明所选用的柔性基底可以包括以下各类材料的至少一种：纤维素纸、合成纸、塑料、天然材料织物、聚合物材料织物等。当然，柔性基底也可以选用符合本发明描述的其它材料。优选地，本发明对柔性基底采用环保材料，从而可以具有环保性。
35.为了达到柔性设备重量轻的技术效果，优选地对柔性基底选用超薄柔性材料，例如，选用厚度小于1000μm的柔性材料(即，超薄柔性材料)。更加优选地，选用厚度范围在0.1～1000μm之间的柔性材料。这种超薄的柔性基底可以使得柔性设备更加轻便，从而易于携带和安装。
36.s2，将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块集成在柔性基底上。其中，能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块为以打印方式制备的模块，并且能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块相互电连接。
37.其中，所述能源采集模块为采集环境能量并将其转化为电能的模块；所述能源储存模块为储存能源采集模块转化得到的电能的模块；所述能量输出模块为消耗电能的功能性电子器件。
38.在一实施例中，将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块集成在柔性基底的同一侧，即，可以理解为将三者模块在柔性基底的二维表面上直接一体化集成；或者将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块集成在柔性基底的两侧，即，可以理解为将三者模块集成在柔性基底的两侧以形成三维结构。通过上述集成方式，既可以在柔性基底的2d平面上打印，也能满足在3d条件下对柔性基底的使用，从而可以拓展本发明制备方法的应用范围。
39.在一实施例中，可以将能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块通过孔洞或通道方式集成在柔性基底的两侧，例如，可以采用镀层穿孔方式来将上述三者模块集成在柔性基底的两侧。
40.具体地，在一实施例中，可以将能源采集模块单独置于柔性基底的一侧，而将能源储存模块和能量输出模块置于柔性基底的另一侧。在这种集成方式下，将能源采集模块与能源储存模块穿过柔性基底进行集成，而将能源储存模块与能量输出模块在柔性基底的一侧进行集成。
41.在另一实施例中，也可以将能源储存模块单独置于柔性基底的一侧，而将能源采集模块和能量输出模块置于柔性基底的另一侧。在这种集成方式下，能源采集模块与能源储存模块穿过柔性基底进行集成，能源储存模块与能量输出模块也穿过柔性基底进行集成。
42.在又一实施例中，可以将能量输出模块单独置于柔性基底的一侧，而将能源采集模块、能源储存模块置于柔性基底的另一侧。在这种集成方式下，能源采集模块与能源储存模块在柔性基底的一侧进行集成，而将能源储存模块与能量输出模块穿过柔性基底进行集成。这种将能量输出模块单独置于柔性基底的一侧的集成方式可以使得该能量输出模块能够更加贴合被测系统表面，实现实时原位的数据采集，提高数据采集效率，从而有利于丰富物联网的大数据，对工业生产和科学研究都有着基础性意义。
43.在一实施例中，所述打印方式可以包括完全打印和部分打印。完全打印是指某个模块可以完全通过打印的方式制备，而无需使用其它配件。部分打印是指某个模块并非能够完全通过打印的方式制备，这是因为可能某个模块仅通过打印的方法尚不能实现完整的功能，因此还需要使用其它的配件。比如打印的天线，还需要一个微型的传感器才能满足温度检测并输出数据的功能。
44.在一实施例中，所述打印方式可以包括以下各类打印方式的至少一种：3d打印、喷墨打印、挤出打印、丝网印刷、磁控溅射、直接书写等。当然，也可以选用符合本发明描述的其它打印方式。使用此类打印方式可以方便地集成柔性设备的各个模块，从而能够克服传统制造方法需要进行多次加工和组装的缺点，简化整个生产工艺，在极大地提高生产效率的同时，也能极大地降低生产成本。
45.在一实施例中，所述能源采集模块、能源储存模块以及能量输出模块相互电连接的方式可以为通过导电线路电连接。更加优选地，所述导电线路的材料可以是金属导电材料或非金属导电材料。例如可以包括以下各类材料的至少一种：金、银、铜、铁、铝、石墨等，也可以选用符合本发明描述的其它材料。
46.在一实施例中，所述能源采集模块例如可以包括以下各类模块的至少一种：机械能采集模块、光能采集模块、声能采集模块、电磁感应能源采集模块、液流发电机、摩擦纳米发电机(teng)等。当然，也可以选用符合本发明描述的其它模块。
47.例如，摩擦纳米发电机可以是纸基的并采用部分打印方式进行制造。优选地可以通过书写或打印的方法来制备。在这种情况下，该摩擦纳米发电机可以包括以配件形式提供的摩擦层和以完全打印方式制备的导电层。其中，摩擦层可以起到摩擦起电的效果，而导电层用于导电。可选地，摩擦层可以选用为聚四氟乙烯，导电层可以选用为石墨涂层，例如选用以14b软碳铅笔涂覆的石墨涂层。具体地，可以通过直接书写和覆盖的方法将摩擦层和导电层集成到导电线路上，例如可以用铅笔画或打印机印刷的方式将石墨涂层集成到导电线路上。
48.在一实施例中，所述能源储存模块例如可以包括以下各类模块的至少一种：锂离子电池、钠离子电池、锌锰电池、镍锰电池、镍铁电池、离子电子学电池、超级电容器等。当然，也可以选用符合本发明描述的其它模块。
49.例如，离子电子学电池可以采用完全打印方式进行制造。在这种情况下，该离子电子学电池可以包括至少一个以完全打印方式制备的储能单元，其中，该储能单元可以为完全通过挤出打印方式制造的离子电子学储能单元。另外，可以根据实际应用适应性地设置离子电子学储能单元的数目，优选地，离子电子学储能单元的数目为三个。
50.在一实施例中，所述能量输出模块例如可以包括以下各类模块的至少一种：温度传感器、距离传感器、振动传感器、声音传感器、湿度传感器、光线传感器、压力传感器等。当然，也可以选用符合本发明描述的其它模块。
51.例如，温度传感器可以采用部分打印方式进行制造。在这种情况下，该温度传感器可以包括以配件形式提供的传感芯片和以完全打印方式制备的nfc(near field communication，近场通信)线路。其中，传感芯片可以是微型温度传感芯片，用于感知外界的温度变化；以及nfc线路用于在近距离的情况下进行数据交换。另外，nfc线路的天线数目可以根据实际应用适应性地设置，例如可以是单天线的，也可以是多天线的。此处对于天线
的匝数、面积的选取与通信所需的磁通量、等效电感有关，磁通量会影响天线的工作距离，等效电感会影响天线正常工作所需的电容大小。通常而言，面积越大，磁通量越大，但同时等效电感也会越大，所需要的调谐电容也会越大。例如，一般nfc的谐振标准是13.56hz，产生的调谐电容在1-2uh左右，符合该标准的天线数目的nfc可以在这个区间内正常工作。基于此，例如可以选用由五天线nfc线路和微型温度传感芯片组成的温度传感器，作为能量输出模块使用。
52.综上所述，通过本发明的柔性设备的制备方法，充分利用打印方式的优势，可以实现对柔性设备的快速定制和小批量生产。同时可以满足不同用户的个性化需求，从而增加柔性设备的多样性，实现客制化的柔性系统集成。并且该制备方法通过将功能模块高度一体化集成的方式，还可以节约制造材料，提高能源采集设备、能源储能设备和能量输出设备的使用效率。
53.本发明还提供了一种柔性设备，如图2所示，所述柔性设备可以包括：柔性基底200、能源采集模块210、能源储存模块220以及能量输出模块230。其中，能源采集模块210、能源储存模块220以及能量输出模块230集成在所述柔性基底200上。能源采集模块210、能源储存模块220以及能量输出模块230可以为以打印方式制备的模块，并且能源采集模块210、能源储存模块220以及能量输出模块230相互电连接。
54.有关本发明实施例提供的柔性设备的具体细节及益处可参阅上述针对适用于柔性设备的制备方法的描述，于此不再赘述。
55.为了更好地阐述本发明，以下提供了本发明的其中一个实施例，值得注意的是，实施例仅用于对本发明进行解释而并非意在限制本发明。
56.如图3所示，本实施例选取纸作为柔性基底200。首先，在纸上以丝网印刷的方式完全打印出导电线路240，用于连接能源采集模块210、能源储存模块220以及能量输出模块230。优选地，导电线路240使用的材料为金属银。能量输出模块230穿过连接孔洞250与能源采集模块210、能源储存模块220进行集成。
57.图4a和图4b示出了本发明一实施例的柔性设备的示意图。在图4a中可以看出，柔性设备包括柔性基底200；柔性基底200的正面设置有能源采集模块210、能源储存模块220以及导电线路240；而设置在柔性基底200反面上的模块以虚线框示出。在图4b中可以看出，柔性基底200的反面设置能量输出模块230；而设置在柔性基底200正面上的模块以虚线框示出。
58.具体地，如图4a所示，能源采集模块210可以是纸基的摩擦纳米发电机(teng)，用于捕获机械能量并将其转化为电能。摩擦纳米发电机包括导电层和摩擦层。其中，导电层是以完全打印方式制备的，可以为14b软碳铅笔涂覆的石墨涂层；摩擦层是以配件形式提供的，可以为聚四氟乙烯。因此摩擦纳米发电机是采用部分打印方式制备的。可以通过直接书写和覆盖的方法将石墨涂层和聚四氟乙烯集成到完全打印的导电线路240上。
59.如图4a所示，能源储存模块220可以是离子电子学电池。该离子电子学电池可以包括三个全打印的离子电子学储能单元，因此该离子电子学储能单元是可以通过完全打印方式进行制备的。具体地，可以通过挤出打印的方式进行制备。例如，可以将正负极活性材料直接打印到导电线路240上，从而构成能源储存模块220。
60.如图4b所示，能量输出模块230可以是温度传感器。该温度传感器可以包括nfc线
路231和温度传感芯片232。其中，nfc线路231是以完全打印方式制备的，可以为五天线nfc线路；温度传感芯片232是以配件形式提供的，可以为微型温度传感芯片。因此温度传感器是采用部分打印方式制备的。具体地，将五天线nfc线路打印在柔性基底200背面，而将微型温度传感芯片集成在五天线nfc线路上，从而构成温度传感器。同时可以采用镀层穿孔技术，将温度传感器穿过柔性基底200的连接孔洞250与导电线路240电连接，从而使温度传感器能够与能源采集模块210和能源储存模块220进行集成。
61.因此，通过上述步骤制备了一种柔性设备。其中，摩擦纳米发电机采集的能量将被离子电子学储能单元储存，并为温度传感器供能。这种将温度传感器单独打印在柔性基底200背面的集成方式可以让温度传感器和被测系统贴合得更加紧密，实现实时原位的数据采集。
62.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
63.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。