具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

可拉伸柔性热电器件，如图2~图5所示，包括热端可拉伸电极阵列1、热电块体阵列2、冷端可拉伸电极阵列3、超弹性体4。

热电块体阵列2，包括阵列排布的多个热电块体对，每个热电块体对由一个P型热电块体和一个N型热电块体组成；P型热电块体和N型热电块体的形状和尺寸均相同，P型热电块体或N型热电块体的两端底面一端为热端底面，另一端为冷端底面，两端底面均依次镀一层镍层和一层锡层；P型热电块体的材料成分为Bi_0.5Sb_1.5Te₃，N型热电块体的材料成分为Bi₂Se_0.5Te_2.5；热电块体阵列2通过热端可拉伸电极阵列1与冷端可拉伸电极阵列3组成串联或串并联结构。

本申请优选采用50个热电块体对，本申请P型热电块体或N型热电块体的形状优选为长方体，底面为边长为1.2mm的正方形，高为2mm。

热端可拉伸电极阵列1，包括阵列排布的多个热端可拉伸电极，每个热端可拉伸电极为片状结构的柔性覆铜板5，由柔性聚合物绝缘基底与铜导电层贴合组成，柔性聚合物绝缘基底贴合穿戴面，铜导电层用于连接热电块体对的热端底面，本申请连接方式优选采用焊接；每个片状结构的热端可拉伸电极分为三个部分，两端为与P型热电块体或N型热电块体的热端底面形状相同的结构，用于与P型热电块体或N型热电块体的热端底面连接，中间为交错排列的缝隙结构，用于实现热端电极的拉伸性能，这一结构的设置具有吸收外界应力冲击、保护热电块体的热端底面与热端可拉伸电极连接位置的优势。缝隙结构的数量n≥2，缝隙结构的数量和尺寸根据设计需要而定；柔性聚合物绝缘基底与铜导电层的厚度相同，优选为13μm。

冷端可拉伸电极阵列3，包括阵列排布的多个冷端可拉伸电极，每个冷端可拉伸电极为片状结构的柔性覆铜板5，由柔性聚合物绝缘基底与铜导电层贴合组成，柔性聚合物绝缘基底贴合散热面，铜导电层用于连接热电块体对的冷端底面，本申请连接方式优选采用焊接；每个片状结构的冷端可拉伸电极分为三个部分，两端为与P型热电块体或N型热电块体的冷端底面形状相同的结构，用于与P型热电块体或N型热电块体的冷端底面连接，中间为交错排列的缝隙结构，用于实现冷端电极的拉伸性能，这一结构的设置具有吸收外界应力冲击、保护热电块体的冷端底面与冷端可拉伸电极连接位置的优势。缝隙结构的数量和尺寸根据设计需要而定；柔性聚合物绝缘基底与铜导电层的厚度相同，优选为13μm。

当可拉伸柔性热电器件受到拉伸应力时，热端可拉伸电极阵列1和冷端可拉伸电极阵列3上的可拉伸结构可以发生形变吸收拉伸应力，如图6所示，使整个器件具有可拉伸性。

超弹性体4，用于热电块体阵列2的侧面封装。

可拉伸柔性热电器件的制作方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、热电块体制作：将区熔法成形的P型热电材料和N型热电材料分别通过线切割加工为多个规则形状的P型热电块体和N型热电块体，每个P型热电块体或N型热电块体的形状和尺寸均相同，P型热电块体或N型热电块体的两端底面一端为热端底面，另一端为冷端底面，两端底面均镀镍镀锡。

步骤2、热端可拉伸电极阵列1的制作与焊膏涂覆：柔性覆铜板5由聚酰亚胺基底和铜导电层组成，聚酰亚胺基底与铜导电层的厚度相同，优选为13μm，采用水溶性胶带6与柔性覆铜板5的聚酰亚胺基底贴合，使柔性覆铜板5的铜导电层裸露在外，再采用双面粘贴材料7将已采用水溶性胶带6粘贴的柔性覆铜板5粘贴在金属平板8上，金属平板8的材质优选铝合金，金属平板8用于提高焊接过程的传热效率，以及为热端可拉伸电极阵列1提供定位和支撑，采用冷光切割设备在柔性覆铜板5的铜导电层一面上按阵列排布方式切割加工多个热端可拉伸电极，每个热端可拉伸电极分为三个部分，两端切割为与P型热电块体或N型热电块体的热端底面形状相同的结构，中间切割为交错排列的缝隙结构，形成热端可拉伸电极阵列1，如图2所示，使热端可拉伸电极阵列1与其余柔性覆铜板5分离，但仍与水溶性胶带6粘贴；双面粘贴材料7为双面胶带、胶布或胶水；

图2中的热端可拉伸电极阵列1提供了一种串联的阵列形式，具体阵列排布方法是：由49个可拉伸电极与2个引出电极组成，输出电压正极和负极之间共设有十行四列均匀排布的可拉伸电极阵列，在十行四列的可拉伸电极阵列的左侧每两行可拉伸电极之间设置一个竖向的可拉伸电极，共设置五个，在十行四列的可拉伸电极阵列的右侧第二行与第九行之间每两行可拉伸电极之间设置一个竖向的可拉伸电极，共设置4个。上述热端可拉伸电极阵列1的设置方式使得多个可拉伸电极形成蜿蜒形的串联结构。

制作热端焊膏涂覆网版，材质优选为不锈钢，厚度优选为100μm，开孔与热端可拉伸电极阵列1中每一个热端可拉伸电极两端用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置一一对应；将热端焊膏涂覆网版覆盖在热端可拉伸电极阵列1的上端，其开孔与热端可拉伸电极阵列1中每一个热端可拉伸电极两端用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置一一对应，然后对熔点为138℃的Sn₄₂Bi₅₈低温无铅焊膏充分搅拌，采用丝网印刷工艺，用金属刮刀将Sn₄₂Bi₅₈低温无铅焊膏通过热端焊膏涂覆网版涂覆在热端可拉伸电极阵列1上，使得热端可拉伸电极阵列1的每一个用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置均涂覆有Sn₄₂Bi₅₈低温无铅焊膏，焊膏涂覆厚度为0.08mm~0.12mm。

步骤3、热电块体定位以及与热端可拉伸电极阵列1焊接：将涂覆有焊膏的热端可拉伸电极阵列1的金属平板8固定在周边具有螺孔的底板上，加装定位螺柱与垫圈，用于放置和定位热电块体定位板，制作热电块体定位板，热电块体定位板的开孔对应热电块体和定位螺柱的位置，将热电块体定位板通过定位螺柱覆盖在涂覆有焊膏的热端可拉伸电极阵列1上，并将多个N型热电块体和与N型热电块体数量相同的P型热电块体通过热电块体定位板交替放置在涂覆有焊膏的热端可拉伸电极阵列1上，N型热电块体和P型热电块体放置完成后，在热电块体上端加装盖板，盖板对应定位螺柱位置开有圆孔，螺柱通过圆孔伸出，用螺帽将盖板与底板压紧，将装配压紧后的组件放入加热炉中并抽真空，在180℃的温度条件下焊接3分钟，待加热炉冷却后，将装配压紧的组件取出，拆下盖板、底板和热电块体定位板，完成可拉伸柔性热电器件的热端焊接。

步骤4、冷端可拉伸电极阵列制作与焊膏涂覆：采用水溶性胶带6与柔性覆铜板5的聚酰亚胺基底贴合，使柔性覆铜板5的铜导电层裸露在外，再采用双面粘贴材料7将已采用水溶性胶带6粘贴的柔性覆铜板5粘贴在金属平板8上，采用冷光切割设备在柔性覆铜板5的铜导电层一面上按阵列排布方式切割加工多个冷端可拉伸电极，每个冷端可拉伸电极分为三个部分，两端切割为与P型热电块体或N型热电块体的冷端底面形状相同的结构，中间切割为交错排列的缝隙结构，形成冷端可拉伸电极阵列3，如图3所示，使冷端可拉伸电极阵列3与其余柔性覆铜板5分离，但仍与水溶性胶带6粘贴；

图3中的冷端可拉伸电极阵列3提供了一种串联的阵列形式，具体阵列排布方法是：由50个可拉伸电极组成，共设有十行五列均匀排布的可拉伸电极阵列，上述冷端可拉伸电极阵列3的设置方式，使其与图2的热端可拉伸电极阵列1通过热电块体阵列2连接后，由输出电压正负极开始，形成电路串联结构。

热端可拉伸电极阵列1和冷端可拉伸电极阵列3的电极阵列排布方法是本领域公知常识，本申请对于热端可拉伸电极阵列1和冷端可拉伸电极阵列3的电极阵列排布方式不做限制，图2和图3提供一种可施行的阵列排布组合方式，不应视为对其阵列排布方式的限制。由于电极阵列排布方式和组合众多方案，且其属于本领域公知技术，本申请在此不再赘述。

制作冷端焊膏涂覆网版，材质优选为不锈钢，厚度优选为100μm，开孔与冷端可拉伸电极阵列3中每一个冷端可拉伸电极两端用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置一一对应；将冷端焊膏涂覆网版覆盖在冷端可拉伸电极阵列3的上端，其开孔与冷端可拉伸电极阵列3中每一个冷端可拉伸电极两端用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置一一对应，然后对熔点为118℃的In₅₂Sn₄₈低温无铅焊膏充分搅拌，采用丝网印刷工艺，用金属刮刀将In₅₂Sn₄₈低温无铅焊膏通过热端焊膏涂覆网版涂覆在冷端可拉伸电极阵列3上，使得冷端可拉伸电极阵列3的每一个用于连接P型热电块体或N型热电块体的位置均涂覆有In₅₂Sn₄₈低温无铅焊膏，焊膏涂覆厚度为0.08 ~ 0.12mm。

步骤5、冷端可拉伸电极阵列3焊接：将粘贴在金属平板8上的冷端可拉伸电极阵列3涂覆有焊膏的一面对应热电块体阵列2中各热电块体冷端底面的位置放置；在金属平板8的上面加装盖板，盖板对应螺柱位置开有圆孔，螺柱通过圆孔伸出，用螺帽将盖板与底板压紧，将装配压紧的结构放入加热炉中，抽真空，并在150℃的温度条件下焊接3分钟，完成可拉伸柔性热电器件的冷端焊接，待焊接冷却后拆下盖板与底板，得到未封装可拉伸柔性热电器件组件。

步骤6、超弹性体封装：将双组分Ecoflex硅胶的两组分以1:1的质量比或体积比进行混合并充分搅拌，然后放入真空干燥箱中进行脱泡，注入填充未封装柔性热电器件组件的间隙，然后将注入填充超弹性体的可拉伸柔性热电器件放置在恒温加热箱中并在80℃~120℃下加热0.5h~1h，得到封装固化超弹性体的可拉伸柔性热电器件组件。超弹性体4材料还可以为聚二甲基硅氧烷。

其中，Ecoflex，是铂金催化硅胶，具有良好的延展性和断裂伸长率，本发明优选采用Ecoflex 00-30，其包装为质量或体积相同的组分A和组分B，使用时以1:1的质量比或体积比进行混合固化搅拌，本申请直接采用市售的Ecoflex产品，其双组分成分中的组分A和组分B的成分均不做修改，有关于Ecoflex产品的公知常识，本申请不再赘述。

步骤7、多余部分柔性覆铜板5去除：将封装固化超弹性体的可拉伸柔性热电器件组件在去离子水中浸泡1小时以上，使水溶性胶带6溶解，并揭去热端可拉伸电极阵列1与冷端可拉伸电极阵列3周围的多余柔性覆铜板5，切除多余的超弹性体4，得到可拉伸柔性热电器件。

实验例：

负载电阻为5Ω时，本申请可拉伸柔性热电器件的输出功率和功率密度随热端温度的变化曲线如图7所示，冷端环境温度为25℃，热端温度从30℃升至80℃（温度差为5K~55K）。随着热端温度的升高，可拉伸柔性热电器件的输出功率和功率密度也逐渐升高，在温度差为55K的条件下，负载功率达到61.3μW，功率密度为5μW/cm²。

负载电阻从1Ω增大到100Ω，本申请可拉伸柔性热电器件的输出电压和输出功率的变化曲线（温度差ΔT=35K）如图8所示，随着外接负载电阻值的增大，可拉伸柔性热电器件的输出电压逐渐升高；输出功率先逐渐增大，在负载电阻为5Ω时达到最大值24μW。图9为将可拉伸柔性热电器件与手掌贴合测得的开路电压，可以看出可拉伸柔性热电器件具有良好的柔性和可拉伸性，测试其水平最大可拉伸范围为15%。在体温30℃（温度差5K）时，开路输出电压为5.3mV。

图7~图9的实验结果表明本申请制得的柔性热电器件具有优越的拉伸性与发电性能。

需要说明的是，在本申请中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他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、物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他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。