一种多稳态结构和电子器件

本申请涉及结构设计领域，特别是涉及一种多稳态结构和电子器件。

背景技术：

1、多稳态结构指具有至少两种稳态状态的结构，多稳态结构在存储、逻辑开关、能量采集器、谐振器等领域具有极大的应用潜力。

2、目前的多稳态结构在实现稳态时，需要借助附加的物理场或者部件进行辅助。例如，对于一个悬臂梁结构，悬臂梁只存在一个稳态，即初始平衡位置。在外加磁场、电场或者支撑部件的辅助下，悬臂梁可能存在2个平衡态，即向上或向下弯曲至一定位置，悬臂梁处于这两个位置时为平衡态。悬臂梁若要保持稳定在向上或者向下的平衡态，外力需要一直存在，否则悬臂梁将回到初始平衡位置。并且，由于悬臂梁的一端固定，向上、向下屈曲时的行程(振幅)有限。另外，由于需要借助附加的物理场或者部件，导致多稳态结构的结构复杂。

3、因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种多稳态结构和电子器件，以简化多稳态结构的结构复杂程度，增加行程。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种多稳态结构，包括：

3、层叠的可相对移动的块体，每个所述块体上设置有至少两个孔；相邻所述块体之间的界面处存在范德华力，相邻所述块体之间呈结构超滑接触；所述孔包括通孔和/或盲孔；

4、所述块体上的至少一个所述孔与相邻所述块体上的所述孔在开口方向上对齐时，所述多稳态结构处于稳态。

5、可选的，相邻所述块体上的所述孔的尺寸相同。

6、可选的，每个所述块体上的所述孔的尺寸相同。

7、可选的，每个所述块体上相邻所述孔之间的距离等于或小于或大于所述孔的宽度。

8、可选的，所述块体的左侧留白区域的宽度与右侧留白区域的宽度相等；其中，所述左侧留白区域的宽度为所述块体的左侧边缘距离左侧第一个所述孔的距离；所述右侧留白区域的宽度为所述块体的右侧边缘距离右侧第一个所述孔的距离。

9、可选的，所述左侧留白区域的宽度、所述右侧留白区域的宽度大于或小于或等于所述孔的宽度。

10、可选的，当所述左侧留白区域的宽度、所述右侧留白区域的宽度均大于所述孔的宽度时，所述左侧留白区域的宽度、右侧留白区域的宽度与所述孔的宽度关系为：

11、l0＝(5/4)×l1；

12、其中，l1为孔的宽度，l0为左侧留白区域的宽度及右侧留白区域的宽度。

13、可选的，所述块体的数量在三块以上。

14、可选的，相邻两块所述块体，所述块体的材料均为二维材料，或者，一个所述块体的材料为二维材料，另一个所述块体的材料为三维材料。

15、本申请还提供一种电子器件，所述电子器件包括上述任一种所述的多稳态结构。

16、本申请所提供的一种多稳态结构，包括：层叠的可相对移动的块体，每个所述块体上设置有至少两个孔；相邻所述块体之间的界面处存在范德华力，相邻所述块体之间呈结构超滑接触；所述孔包括通孔和/或盲孔；所述块体上的至少一个所述孔与相邻所述块体上的所述孔在开口方向上对齐时，所述多稳态结构处于稳态。

17、可见，本申请中的多稳态结构包括层叠的块体，块体上设置有至少两个孔，相邻块体之间界面上存在范德华力且为结构超滑接触状态，当相邻块体相对移动时，一个块体上的至少一个孔与另一个块体上的孔在开口方向上对齐，由于范德华力约束，块体可以稳定在该状态下，即处于稳态，不需要借助外部的物理场或者机构对块体进行稳定，降低结构复杂度。并且，相邻块体之间为结构超滑接触状态，块体移动时不会产生磨损，理论上多稳态结构系统的使用寿命为无限。本申请中块体相对移动的距离为行程，行程可以根据孔在块体上的设置位置进行调整，行程最大可以接近块体的长度，相对行程显著增大，远大于传统机械稳态系统。

18、此外，本申请还提供一种具有上述优点的电子器件。

技术特征：

1.一种多稳态结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多稳态结构，其特征在于，相邻所述块体上的所述孔的尺寸相同。

3.如权利要求1所述的多稳态结构，其特征在于，每个所述块体上的所述孔的尺寸相同。

4.如权利要求3所述的多稳态结构，其特征在于，每个所述块体上相邻所述孔之间的距离等于或小于或大于所述孔的宽度。

5.如权利要求4所述的多稳态结构，其特征在于，所述块体的左侧留白区域的宽度与右侧留白区域的宽度相等；其中，所述左侧留白区域的宽度为所述块体的左侧边缘距离左侧第一个所述孔的距离；所述右侧留白区域的宽度为所述块体的右侧边缘距离右侧第一个所述孔的距离。

6.如权利要求5所述的多稳态结构，其特征在于，所述左侧留白区域的宽度、所述右侧留白区域的宽度大于或小于或等于所述孔的宽度。

7.如权利要求6所述的多稳态结构，其特征在于，当所述左侧留白区域的宽度、所述右侧留白区域的宽度均大于所述孔的宽度时，所述左侧留白区域的宽度、右侧留白区域的宽度与所述孔的宽度关系为：

8.如权利要求1所述的多稳态结构，其特征在于，所述块体的数量在三块以上。

9.如权利要求1至8任一项所述的多稳态结构，其特征在于，相邻两块所述块体，所述块体的材料均为二维材料，或者，一个所述块体的材料为二维材料，另一个所述块体的材料为三维材料。

10.一种电子器件，其特征在于，所述电子器件包括如权利要求1至9任一项所述的多稳态结构。

技术总结
本申请涉及结构设计领域，公开了一种多稳态结构和电子器件，包括层叠的可相对移动的块体，每个块体上设置有至少两个孔；相邻块体之间的界面处存在范德华力，相邻块体之间呈结构超滑接触；孔包括通孔和/或盲孔；块体上的至少一个孔与相邻块体上的孔在开口方向上对齐时，多稳态结构处于稳态。块体上设置有至少两个孔，相邻块体之间界面上存在范德华力且为结构超滑接触状态，当相邻块体相对移动时，一个块体上的至少一个孔与另一个块体上的孔在开口方向上对齐，由于界面范德华力约束，块体可以稳定在该状态，不需要借助外部的物理场或者机构，降低结构复杂度。多稳态结构的行程最大可接近块体长度，相对行程增加。

技术研发人员：向小健,吴章辉,黄轩宇,聂锦辉,郑泉水
受保护的技术使用者：深圳清华大学研究院
技术研发日：20231220
技术公布日：2024/9/5