一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，其為由導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合導(dǎo)電連接件；所述導(dǎo)電材料與所述非導(dǎo)電材料同時(shí)被拉伸和被復(fù)位，且電性能保持不變。所述導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料通過(guò)組合織造工藝按照排線方式加工成織物形態(tài)導(dǎo)電連接件；或?qū)⑺隹椢镄螒B(tài)導(dǎo)電連接件再密封于所述非導(dǎo)電材料制成的彈性基體材料內(nèi)部制成復(fù)合導(dǎo)電連接件；或所述導(dǎo)電材料直接埋設(shè)于所述彈性基體材料中制成復(fù)合導(dǎo)電連接件。本發(fā)明具有良好的柔韌性，可大幅拉伸，耐水洗，耐疲勞性優(yōu)良，循環(huán)載荷和水洗后電阻值變化小，電信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，能夠與人體表面有良好的貼合性，可代替金屬導(dǎo)線和印刷電路應(yīng)用于智能服裝和智能穿戴設(shè)備。
【專利說(shuō)明】
一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于智能穿戴技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于柔性織物傳感器的柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件。
【背景技術(shù)】
[0002]智能穿戴是近年來(lái)科技行業(yè)迅速發(fā)展的熱點(diǎn)，智能穿戴要求電子產(chǎn)品有良好的可穿戴特性，可適度的拉伸和彎曲，能夠與人體表面有良好的貼合性。因此，對(duì)于智能穿戴電子設(shè)備中的導(dǎo)電連接件提出了更高的要求。
[0003]導(dǎo)電連接件是在電子設(shè)備中將電路或元器件連接起來(lái)的關(guān)鍵部件，關(guān)系到電信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。而在電子領(lǐng)域中，使用的導(dǎo)電連接件主要是由金屬導(dǎo)線或印刷電路板等組成。
[0004]金屬導(dǎo)線和印刷電路板在常用電子設(shè)備中具有很好的穩(wěn)定性和可靠性，但是其柔韌性差，不可大幅度拉伸，不耐水洗，耐疲勞性差，無(wú)法做到與人體皮膚接近的低模量，應(yīng)用于與人體皮膚接觸的電子設(shè)備中有很大的局限性，也限制了現(xiàn)在流行的可穿戴智能服裝的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于【背景技術(shù)】所述，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有良好的柔韌性、可拉伸、耐水洗、耐疲勞性優(yōu)良的導(dǎo)電連接件，其電阻值低，電信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，可代替金屬導(dǎo)線或印刷電路板在智能穿戴領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，其為由導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合導(dǎo)電連接件;所述導(dǎo)電材料與所述非導(dǎo)電材料同時(shí)被拉伸和被復(fù)位，且導(dǎo)電性能保持不變。
[0008]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料通過(guò)組合織造工藝按照排線方式加工成織物形態(tài)導(dǎo)電連接件;或?qū)⑺隹椢镄螒B(tài)導(dǎo)電連接件再密封于所述非導(dǎo)電材料制成的彈性基體材料內(nèi)部制成復(fù)合導(dǎo)電連接件;或所述導(dǎo)電材料直接埋設(shè)于所述彈性基體材料中制成復(fù)合導(dǎo)電連接件。
[0009]優(yōu)選的，所述的所述導(dǎo)電材料直接埋設(shè)于所述彈性基體材料中制成復(fù)合導(dǎo)電連接件，是指將具有規(guī)則形態(tài)的導(dǎo)電材料按照規(guī)則的排線方式，埋設(shè)于彈性基體材料內(nèi)制成聚合物基復(fù)合材料，且所述導(dǎo)電材料埋設(shè)于所述彈性基體材料中的形態(tài)是具有屈曲變形能力的形態(tài)，螺旋型、雙螺旋型、波浪形、Z字型、正弦曲線形、鋸齒型等等。
[0010]所述導(dǎo)電材料可以是本征型導(dǎo)電高分子制成的導(dǎo)電材料、基于復(fù)合型導(dǎo)電高分子制成的導(dǎo)電材料、基于不同類金屬材料制成的導(dǎo)電材料中的一種或幾種的組合，也可以是導(dǎo)電材料與彳_導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合導(dǎo)電材料。
[0011]其中，所述本征型導(dǎo)電高分子包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一種或幾種的組口 O
[0012]其中，所述基于復(fù)合型導(dǎo)電高分子包括金屬粉末或炭黑、石墨、碳纖維等復(fù)合導(dǎo)電高分子。
[0013]其中，基于不同類金屬材料包括銅、銀、金、鎳、鋁等金屬導(dǎo)體及在非導(dǎo)電材料表面鍍銅、銀、金、鎳、鋁等金屬導(dǎo)體制成的復(fù)合導(dǎo)電材料。
[0014]優(yōu)選的，所述彈性基體材料可以采用橡膠、聚氨酯或合成樹(shù)脂等彈性高分子材料。
[0015]所述非導(dǎo)電材料包括天然纖維或合成纖維中的一種或幾種的組合，可以采用棉、毛、再生纖維素纖維、滌綸、錦綸、氨綸等紡織纖維中的一種或幾種的組合。
[0016]所述組合織造工藝可以采用針織工藝、機(jī)織工藝；其中，針織工藝可以采用平針、羅紋、雙羅紋、添紗組織、襯瑋組織、編鏈組織、經(jīng)平組織及其變化組織；其中機(jī)織工藝可以采用平紋、斜紋、緞紋及其變化組織。
[0017]所述聚合物基復(fù)合材料的形態(tài)可以為柱狀、膜或片狀。
[0018]所述導(dǎo)電材料的規(guī)則排線方式可以為單根或多根平行布置或雙螺旋布置、多根加捻成股、多根或多股螺旋纏繞。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0020]本發(fā)明提供的柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，具有良好的柔韌性，可大幅拉伸，耐水洗，耐疲勞性優(yōu)良，循環(huán)載荷和水洗后電阻值變化小，電信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，與人體接近的低模量，能夠與人體表面有良好的貼合性，可代替金屬導(dǎo)線和印刷電路應(yīng)用于智能服裝和智能穿戴設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1:雙螺旋排列的導(dǎo)電材料密封于彈性基體中制成的柱狀導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2:波浪線形態(tài)的導(dǎo)電材料密封于彈性基體中制成的膜狀導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3:導(dǎo)電材料采用鋸齒形、Z字形、正弦曲線及其變化曲線、波浪形示意圖；
[0024]圖4:導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料采用瑋平針針織工藝組合織造制成的織物形態(tài)導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5:導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料采用平紋機(jī)織工藝組合織造制成的織物形態(tài)導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6:導(dǎo)電連接件電阻變化與拉伸應(yīng)變之間的關(guān)系曲線；
[0027]圖7:導(dǎo)電連接件電阻變化與循環(huán)加載次數(shù)之間的關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明更明顯易懂，茲優(yōu)選實(shí)施例，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0029]本實(shí)施例提供一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，通過(guò)材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)合效應(yīng)制成一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，可代替金屬導(dǎo)線和印刷電路應(yīng)用于智能服裝和智能穿戴設(shè)備。
[0030]圖1為雙螺旋排列的導(dǎo)電材料通過(guò)復(fù)合加工密封于彈性基體中制成的柱狀導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖。導(dǎo)電材料101呈雙螺旋排列，彈性基體102采用柱狀，包裹于所述導(dǎo)電材料101外部。
[0031]圖2為波浪線形態(tài)的導(dǎo)電材料密封于彈性基體中制成的膜狀導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖。導(dǎo)電材料103采用波浪形布置于所述彈性基體104內(nèi)，所述彈性基體104采用膜狀，包覆于所述導(dǎo)電材料103外部。
[0032]圖1和圖2所示導(dǎo)電連接件為雙組份聚合物基復(fù)合材料，導(dǎo)電材料101、103提供良好的導(dǎo)電性，采用規(guī)則形態(tài)的布置方式賦予其可拉伸變形能力，聚合物彈性基體則提供良好的拉伸回復(fù)性、耐水洗和耐疲勞性能。
[0033]上述的導(dǎo)電材料101、103可以采用聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等本征型導(dǎo)電高分子材料，或者，金屬粉末，如金、銀等填充，或炭黑、石墨等碳基填充的聚合物制成的復(fù)合導(dǎo)電高分子材料;也可以采用銅線、銀線等金屬導(dǎo)線，或鍍銀、鍍銅或鍍銅鎳等導(dǎo)電紗線。上述的彈性基體102、104可以采用PDMS、PU、SBS等彈性高分子聚合物。
[0034]如圖3所示，本發(fā)明中，導(dǎo)電材料的形態(tài)不限于上述幾種實(shí)施方式，還可以采用圖3所示的鋸齒形、Z字形、正弦曲線和波浪形等等，可以延展、屈曲的形狀均可。
[0035]圖4為導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料采用瑋平針針織工藝組合織造制成的織物形態(tài)導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖。其中，導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電線201和非導(dǎo)電材料制成的非導(dǎo)電線202在織物中均呈線圈形態(tài)布置，導(dǎo)電線201和非導(dǎo)電線202采用針織平紋工藝通過(guò)線圈結(jié)構(gòu)相互圈套交織。使得導(dǎo)電線201和非導(dǎo)電線202可以同步拉伸、屈曲。
[0036]圖5為導(dǎo)電材料和線性非導(dǎo)電材料采用平紋機(jī)織工藝組合織造制成的織物形態(tài)導(dǎo)電連接件結(jié)構(gòu)示意圖。導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電線203在織物中平行排列布置，非導(dǎo)電材料制成的非導(dǎo)電線204在織物中相互交織，兩種材料采用機(jī)織平紋工藝相互交織，這樣，導(dǎo)電線203和非導(dǎo)電線204可以同步拉伸、屈曲。其中，導(dǎo)電線203可以采用本征型導(dǎo)電高分子或金屬粉末、碳基填充復(fù)合導(dǎo)電高分子制成的導(dǎo)電長(zhǎng)絲或紗線，或者銅線、銀線等金屬導(dǎo)電線，也可以采用鍍銀或鍍銅鎳等鍍金屬導(dǎo)電紗線，或?qū)щ婇L(zhǎng)絲或紗線與導(dǎo)電材料組合而成的導(dǎo)電紗線。其中，非導(dǎo)電線204可以采用滌綸、錦綸、氨綸、棉、再生纖維素纖維等紡織紗線中的一種或幾種組合。
[0037]圖4和圖5所示導(dǎo)電連接件為織物形態(tài)導(dǎo)電連接件，導(dǎo)電線201、203和非導(dǎo)電線202、204通過(guò)織造工藝交織為織物，由于其織物形態(tài)賦予其柔性可拉伸和良好的可穿戴特性，可通過(guò)對(duì)導(dǎo)電紗線進(jìn)行防水或耐水洗處理，或?qū)⒖椢锿ㄟ^(guò)與彈性基體復(fù)合獲得良好的耐水洗性能。
[0038]圖6所示導(dǎo)電連接件電阻變化與拉伸應(yīng)變之間的關(guān)系曲線，在應(yīng)變0-100%變化范圍內(nèi)，電阻變化可以控制在2 %之內(nèi)。
[0039]圖7所示導(dǎo)電連接件電阻變化與循環(huán)加載次數(shù)之間的關(guān)系曲線，在應(yīng)變0-50%循環(huán)加載，加載次數(shù)在5000次，電阻變化可以控制在0.5 %之內(nèi)。
[0040]由圖6和圖7可見(jiàn)，本發(fā)明至導(dǎo)電連接件在可拉伸的前提下，還可保持穩(wěn)定的電性能，是制備智能穿戴，尤其是柔性、可水洗智能穿戴產(chǎn)品的上佳選擇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性可拉伸可水洗導(dǎo)電連接件，其特征在于:其為由導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合導(dǎo)電連接件;所述導(dǎo)電材料與所述非導(dǎo)電材料同時(shí)被拉伸和被復(fù)位，且電性能保持不變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料按照排線方式加工成織物形態(tài)導(dǎo)電連接件;或?qū)⑺隹椢镄螒B(tài)導(dǎo)電連接件再密封于所述非導(dǎo)電材料制成的彈性基體材料內(nèi)部制成復(fù)合導(dǎo)電連接件;或所述導(dǎo)電材料直接埋設(shè)于所述彈性基體材料中制成復(fù)合導(dǎo)電連接件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述的所述導(dǎo)電材料直接埋設(shè)于所述彈性基體材料中制成復(fù)合導(dǎo)電連接件，是指將具有規(guī)則形態(tài)的導(dǎo)電材料按照規(guī)則的排線方式，埋設(shè)于彈性基體材料內(nèi)制成聚合物基復(fù)合材料，且所述導(dǎo)電材料埋設(shè)于所述彈性基體材料中的形態(tài)是具有屈曲變形能力的形態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述彈性基體材料為彈性高分子材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述導(dǎo)電材料是本征型導(dǎo)電高分子制成的導(dǎo)電材料、基于復(fù)合型導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電材料、基于不同類金屬材料制成的導(dǎo)電材料中的一種或幾種的組合，或者是導(dǎo)電材料與非導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合導(dǎo)電材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述本征型導(dǎo)電高分子包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一種或幾種的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述基于復(fù)合型導(dǎo)電高分子包括金屬粉末或炭黑、石墨、碳纖維等復(fù)合導(dǎo)電高分子。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述基于不同類金屬材料包括銅、銀、金、鎳、鋁等金屬導(dǎo)體及在非導(dǎo)電材料表面鍍銅、銀、金、鎳、鋁等金屬導(dǎo)體制成的復(fù)合導(dǎo)電材料。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述非導(dǎo)電材料為天然纖維或合成纖維中的一種或幾種的組合。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電連接件，其特征在于:所述復(fù)合導(dǎo)電連接件的形態(tài)為柱狀、膜或片狀;所述導(dǎo)電材料以單根或多根平行布置或雙螺旋布置、多根加捻成股、多根或多股螺旋纏繞的形態(tài)埋設(shè)于所述彈性基體材料中。
【文檔編號(hào)】H01B5/14GK105895199SQ201610420841
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王楊勇, 饒良魁, 舒琳, 王廣峰, 文小健
【申請(qǐng)人】珠海安潤(rùn)普科技有限公司