本發(fā)明涉及二維材料電阻，具體涉及一種二維材料電阻和調(diào)節(jié)二維材料電阻的方法。

背景技術(shù)：

1、二維材料通常由原子層或少數(shù)幾個原子層組成，具有較好的柔性、輕薄和靈敏度高等特性，可以適應(yīng)各種形狀的表面，例如在可穿戴設(shè)備、彎曲的電子元件或風機轉(zhuǎn)子表面使用，廣泛應(yīng)用于高精密儀器電路放大器、二維材料電容、二維材料電阻、加熱和散熱等領(lǐng)域。二維材料電阻在通電時會產(chǎn)生熱量，而且由于輕薄的特性，可以快速地將熱量散發(fā)出去或者將熱量集中在特定區(qū)域。

2、在一些應(yīng)用場景中，同一產(chǎn)品的不同區(qū)域?qū)崃慨a(chǎn)生的速度或量可能有不同的要求，例如，在低溫環(huán)境下，風機轉(zhuǎn)子可能只有一部分表面結(jié)霜，需要產(chǎn)生較高的溫度，另一部分表面未結(jié)霜，不需要太高的溫度。然而，同一塊二維材料電阻中方阻均勻，電阻恒定，難以滿足在覆蓋區(qū)域中不同電阻工況下的需求，如差異化功率密度的需求或差異化加熱區(qū)域的需求等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種二維材料電阻和調(diào)節(jié)二維材料電阻的方法，以實現(xiàn)同一二維材料電阻中不同功能區(qū)電阻差異化的功能。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種二維材料電阻，二維材料電阻包括正極、負極和多個功能區(qū)；正極和負極相對設(shè)置，多個功能區(qū)位于正極和負極之間，多個功能區(qū)沿二維材料電阻的長度方向依次排列設(shè)置，或多個功能區(qū)沿二維材料電阻的寬度方向依次排列設(shè)置；功能區(qū)包括多個元胞區(qū)域，至少一個功能區(qū)內(nèi)的元胞區(qū)域設(shè)置有至少一個電阻調(diào)節(jié)孔，不同功能區(qū)內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸不同。

3、本發(fā)明提供的二維材料電阻，通過積分思想，將調(diào)整單元胞形式方阻進行延伸應(yīng)用至二維材料電阻的調(diào)節(jié)，在至少一個功能區(qū)的元胞區(qū)域開設(shè)電阻調(diào)節(jié)孔，能夠減少電極之間二維材料薄膜的面積，提高功能區(qū)對應(yīng)的電阻值。同時，通過調(diào)整電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸，能夠使各個功能區(qū)的方阻差異化，實現(xiàn)同一二維材料電阻中不同功能區(qū)電阻差異化的功能。

4、在一種可選的實施方式中，在二維材料電阻的長度方向或?qū)挾确较蛏?，多個功能區(qū)內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸遞增。

5、在本實施例中，在二維材料電阻的長度方向或?qū)挾确较蛏?，多個功能區(qū)內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸遞增，能夠使多個功能區(qū)對應(yīng)的電阻梯度變化，提升二維材料電阻在需要電阻變化的應(yīng)用場景的適用性。

6、在一種可選的實施方式中，功能區(qū)內(nèi)的多個電阻調(diào)節(jié)孔呈矩陣形式排列。

7、在一種可選的實施方式中，元胞區(qū)域的形狀和電阻調(diào)節(jié)孔的形狀均呈方形，元胞區(qū)域內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的數(shù)量為一個，元胞區(qū)域的邊長和相鄰兩個電阻調(diào)節(jié)孔之間的間距通過如下公式確定：

8、

9、其中，a表示元胞區(qū)域的邊長，b表示相鄰兩個電阻調(diào)節(jié)孔之間的間距，α表示方阻調(diào)節(jié)前后之間的線性關(guān)系，rl0表示功能區(qū)的初始方阻，rli表示功能區(qū)的目標電阻，β表示開孔極限，γ表示測試常數(shù)。

10、在一種可選的實施方式中，元胞區(qū)域的邊長的取值范圍為1.5mm至5mm。

11、在本實施例中，將元胞區(qū)域的邊長的取值范圍限定在1.5mm至5mm，正方形元胞在平面上排列相對規(guī)則，能夠較好地保證二維材料電阻的加熱均勻性，而且，該范圍在制造過程中更容易保證元胞的形狀和尺寸精度，減少制造缺陷，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

12、在一種可選的實施方式中，元胞區(qū)域的形狀呈三角形或六邊形，電阻調(diào)節(jié)孔的形狀呈三角形或六邊形。

13、在一種可選的實施方式中，在電阻調(diào)節(jié)孔的形狀呈三角形的情況下，元胞區(qū)域內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的數(shù)量為至少兩個。

14、在一種可選的實施方式中，二維材料電阻的材料包括鎳、鉻、銅、石墨烯、石墨和碳導(dǎo)電油墨中的一項或多項。

15、第二方面，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)二維材料電阻的方法，方法包括：獲取原始二維材料電阻的初始方阻和各個功能區(qū)的目標方阻，其中，原始二維材料電阻包括多個功能區(qū)；基于目標功能區(qū)的初始方阻和目標方阻，確定目標功能區(qū)內(nèi)元胞區(qū)域的尺寸、相鄰兩個元胞區(qū)域內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔之間的間距和電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸，目標功能區(qū)為多個功能區(qū)中目標電阻和初始方阻不同的功能區(qū)；基于元胞區(qū)域的尺寸、相鄰兩個元胞區(qū)域內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔之間的間距和電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸，確定加工版圖，其中，加工版圖用于表征多個電阻調(diào)節(jié)孔在目標功能區(qū)的位置；基于加工版圖，控制激光切割裝置，以在目標功能區(qū)上形成多個電阻調(diào)節(jié)孔，得到上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的二維材料電阻。

16、在一種可選的實施方式中，在獲取原始二維材料電阻的初始方阻和各個功能區(qū)的目標方阻之前，方法還包括：通過方阻測試儀確定原始二維材料電阻的初始方阻。

技術(shù)特征：

1.一種二維材料電阻，其特征在于，所述二維材料電阻包括正極、負極和多個功能區(qū)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料電阻，其特征在于，在所述二維材料電阻的長度方向或?qū)挾确较蛏?，所述多個功能區(qū)內(nèi)所述電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸遞增。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料電阻，其特征在于，所述功能區(qū)內(nèi)的多個所述電阻調(diào)節(jié)孔呈矩陣形式排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維材料電阻，其特征在于，所述元胞區(qū)域的形狀和所述電阻調(diào)節(jié)孔的形狀均呈方形，所述元胞區(qū)域內(nèi)所述電阻調(diào)節(jié)孔的數(shù)量為一個，所述元胞區(qū)域的邊長和相鄰兩個所述電阻調(diào)節(jié)孔之間的間距通過如下公式確定：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的二維材料電阻，其特征在于，所述元胞區(qū)域的邊長的取值范圍為1.5mm至5mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或3中任一項所述的二維材料電阻，其特征在于，所述元胞區(qū)域的形狀呈三角形或六邊形，所述電阻調(diào)節(jié)孔的形狀呈三角形或六邊形。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維材料電阻，其特征在于，在所述電阻調(diào)節(jié)孔的形狀呈三角形的情況下，所述元胞區(qū)域內(nèi)所述電阻調(diào)節(jié)孔的數(shù)量為至少兩個。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的二維材料電阻，其特征在于，所述二維材料電阻的材料包括鎳、鉻、銅、石墨烯、石墨和碳導(dǎo)電油墨中的一項或多項。

9.一種調(diào)節(jié)二維材料電阻的方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的方法，其特征在于，在所述獲取原始二維材料電阻的初始方阻和各個功能區(qū)的目標方阻之前，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及二維材料電阻技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種二維材料電阻和調(diào)節(jié)二維材料電阻的方法，二維材料電阻包括正極、負極和多個功能區(qū)；正極和負極相對設(shè)置，多個功能區(qū)位于正極和負極之間，多個功能區(qū)沿二維材料電阻的長度方向依次排列設(shè)置，或多個功能區(qū)沿二維材料電阻的寬度方向依次排列設(shè)置；功能區(qū)包括多個元胞區(qū)域，至少一個功能區(qū)內(nèi)的元胞區(qū)域設(shè)置有至少一個電阻調(diào)節(jié)孔，不同功能區(qū)內(nèi)電阻調(diào)節(jié)孔的尺寸不同。本發(fā)明能夠使各個功能區(qū)的方阻差異化，實現(xiàn)同一二維材料電阻中不同功能區(qū)電阻差異化的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：邵乾宏,韓闖,劉科海,王志東,張志強,劉開輝,陳益,王恩哥
受保護的技術(shù)使用者：松山湖材料實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9