一种柔性可拉伸可水洗导电连接件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种柔性可拉伸可水洗导电连接件，其为由导电材料和非导电材料组合而成的复合导电连接件；所述导电材料与所述非导电材料同时被拉伸和被复位，且电性能保持不变。所述导电材料和非导电材料通过组合织造工艺按照排线方式加工成织物形态导电连接件；或将所述织物形态导电连接件再密封于所述非导电材料制成的弹性基体材料内部制成复合导电连接件；或所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件。本发明具有良好的柔韧性，可大幅拉伸，耐水洗，耐疲劳性优良，循环载荷和水洗后电阻值变化小，电信号传输稳定可靠，能够与人体表面有良好的贴合性，可代替金属导线和印刷电路应用于智能服装和智能穿戴设备。
【专利说明】
一种柔性可拉伸可水洗导电连接件
技术领域
[0001]本发明属于智能穿戴技术领域，尤其涉及一种用于柔性织物传感器的柔性可拉伸可水洗导电连接件。
【背景技术】
[0002]智能穿戴是近年来科技行业迅速发展的热点，智能穿戴要求电子产品有良好的可穿戴特性，可适度的拉伸和弯曲，能够与人体表面有良好的贴合性。因此，对于智能穿戴电子设备中的导电连接件提出了更高的要求。
[0003]导电连接件是在电子设备中将电路或元器件连接起来的关键部件，关系到电信号传输的稳定性和可靠性。而在电子领域中，使用的导电连接件主要是由金属导线或印刷电路板等组成。
[0004]金属导线和印刷电路板在常用电子设备中具有很好的稳定性和可靠性，但是其柔韧性差，不可大幅度拉伸，不耐水洗，耐疲劳性差，无法做到与人体皮肤接近的低模量，应用于与人体皮肤接触的电子设备中有很大的局限性，也限制了现在流行的可穿戴智能服装的发展。
【发明内容】
[0005]有鉴于【背景技术】所述，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好的柔韧性、可拉伸、耐水洗、耐疲劳性优良的导电连接件，其电阻值低，电信号传输稳定可靠，可代替金属导线或印刷电路板在智能穿戴领域中的应用。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种柔性可拉伸可水洗导电连接件，其为由导电材料和非导电材料组合而成的复合导电连接件;所述导电材料与所述非导电材料同时被拉伸和被复位，且导电性能保持不变。
[0008]优选的，所述导电材料和非导电材料通过组合织造工艺按照排线方式加工成织物形态导电连接件;或将所述织物形态导电连接件再密封于所述非导电材料制成的弹性基体材料内部制成复合导电连接件;或所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件。
[0009]优选的，所述的所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件，是指将具有规则形态的导电材料按照规则的排线方式，埋设于弹性基体材料内制成聚合物基复合材料，且所述导电材料埋设于所述弹性基体材料中的形态是具有屈曲变形能力的形态，螺旋型、双螺旋型、波浪形、Z字型、正弦曲线形、锯齿型等等。
[0010]所述导电材料可以是本征型导电高分子制成的导电材料、基于复合型导电高分子制成的导电材料、基于不同类金属材料制成的导电材料中的一种或几种的组合，也可以是导电材料与彳_导电材料组合而成的复合导电材料。
[0011]其中，所述本征型导电高分子包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或几种的组口 O
[0012]其中，所述基于复合型导电高分子包括金属粉末或炭黑、石墨、碳纤维等复合导电高分子。
[0013]其中，基于不同类金属材料包括铜、银、金、镍、铝等金属导体及在非导电材料表面镀铜、银、金、镍、铝等金属导体制成的复合导电材料。
[0014]优选的，所述弹性基体材料可以采用橡胶、聚氨酯或合成树脂等弹性高分子材料。
[0015]所述非导电材料包括天然纤维或合成纤维中的一种或几种的组合，可以采用棉、毛、再生纤维素纤维、涤纶、锦纶、氨纶等纺织纤维中的一种或几种的组合。
[0016]所述组合织造工艺可以采用针织工艺、机织工艺；其中，针织工艺可以采用平针、罗纹、双罗纹、添纱组织、衬玮组织、编链组织、经平组织及其变化组织；其中机织工艺可以采用平纹、斜纹、缎纹及其变化组织。
[0017]所述聚合物基复合材料的形态可以为柱状、膜或片状。
[0018]所述导电材料的规则排线方式可以为单根或多根平行布置或双螺旋布置、多根加捻成股、多根或多股螺旋缠绕。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0020]本发明提供的柔性可拉伸可水洗导电连接件，具有良好的柔韧性，可大幅拉伸，耐水洗，耐疲劳性优良，循环载荷和水洗后电阻值变化小，电信号传输稳定可靠，与人体接近的低模量，能够与人体表面有良好的贴合性，可代替金属导线和印刷电路应用于智能服装和智能穿戴设备。
【附图说明】
[0021]图1:双螺旋排列的导电材料密封于弹性基体中制成的柱状导电连接件结构示意图；
[0022]图2:波浪线形态的导电材料密封于弹性基体中制成的膜状导电连接件结构示意图；
[0023]图3:导电材料采用锯齿形、Z字形、正弦曲线及其变化曲线、波浪形示意图；
[0024]图4:导电材料和非导电材料采用玮平针针织工艺组合织造制成的织物形态导电连接件结构示意图；
[0025]图5:导电材料和非导电材料采用平纹机织工艺组合织造制成的织物形态导电连接件结构示意图；
[0026]图6:导电连接件电阻变化与拉伸应变之间的关系曲线；
[0027]图7:导电连接件电阻变化与循环加载次数之间的关系曲线。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明更明显易懂，兹优选实施例，作详细说明如下。
[0029]本实施例提供一种柔性可拉伸可水洗导电连接件，通过材料选择、结构设计和复合效应制成一种柔性可拉伸可水洗导电连接件，可代替金属导线和印刷电路应用于智能服装和智能穿戴设备。
[0030]图1为双螺旋排列的导电材料通过复合加工密封于弹性基体中制成的柱状导电连接件结构示意图。导电材料101呈双螺旋排列，弹性基体102采用柱状，包裹于所述导电材料101外部。
[0031]图2为波浪线形态的导电材料密封于弹性基体中制成的膜状导电连接件结构示意图。导电材料103采用波浪形布置于所述弹性基体104内，所述弹性基体104采用膜状，包覆于所述导电材料103外部。
[0032]图1和图2所示导电连接件为双组份聚合物基复合材料，导电材料101、103提供良好的导电性，采用规则形态的布置方式赋予其可拉伸变形能力，聚合物弹性基体则提供良好的拉伸回复性、耐水洗和耐疲劳性能。
[0033]上述的导电材料101、103可以采用聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等本征型导电高分子材料，或者，金属粉末，如金、银等填充，或炭黑、石墨等碳基填充的聚合物制成的复合导电高分子材料;也可以采用铜线、银线等金属导线，或镀银、镀铜或镀铜镍等导电纱线。上述的弹性基体102、104可以采用PDMS、PU、SBS等弹性高分子聚合物。
[0034]如图3所示，本发明中，导电材料的形态不限于上述几种实施方式，还可以采用图3所示的锯齿形、Z字形、正弦曲线和波浪形等等，可以延展、屈曲的形状均可。
[0035]图4为导电材料和非导电材料采用玮平针针织工艺组合织造制成的织物形态导电连接件结构示意图。其中，导电材料制成的导电线201和非导电材料制成的非导电线202在织物中均呈线圈形态布置，导电线201和非导电线202采用针织平纹工艺通过线圈结构相互圈套交织。使得导电线201和非导电线202可以同步拉伸、屈曲。
[0036]图5为导电材料和线性非导电材料采用平纹机织工艺组合织造制成的织物形态导电连接件结构示意图。导电材料制成的导电线203在织物中平行排列布置，非导电材料制成的非导电线204在织物中相互交织，两种材料采用机织平纹工艺相互交织，这样，导电线203和非导电线204可以同步拉伸、屈曲。其中，导电线203可以采用本征型导电高分子或金属粉末、碳基填充复合导电高分子制成的导电长丝或纱线，或者铜线、银线等金属导电线，也可以采用镀银或镀铜镍等镀金属导电纱线，或导电长丝或纱线与导电材料组合而成的导电纱线。其中，非导电线204可以采用涤纶、锦纶、氨纶、棉、再生纤维素纤维等纺织纱线中的一种或几种组合。
[0037]图4和图5所示导电连接件为织物形态导电连接件，导电线201、203和非导电线202、204通过织造工艺交织为织物，由于其织物形态赋予其柔性可拉伸和良好的可穿戴特性，可通过对导电纱线进行防水或耐水洗处理，或将织物通过与弹性基体复合获得良好的耐水洗性能。
[0038]图6所示导电连接件电阻变化与拉伸应变之间的关系曲线，在应变0-100%变化范围内，电阻变化可以控制在2 %之内。
[0039]图7所示导电连接件电阻变化与循环加载次数之间的关系曲线，在应变0-50%循环加载，加载次数在5000次，电阻变化可以控制在0.5 %之内。
[0040]由图6和图7可见，本发明至导电连接件在可拉伸的前提下，还可保持稳定的电性能，是制备智能穿戴，尤其是柔性、可水洗智能穿戴产品的上佳选择。
【主权项】
1.一种柔性可拉伸可水洗导电连接件，其特征在于:其为由导电材料和非导电材料组合而成的复合导电连接件;所述导电材料与所述非导电材料同时被拉伸和被复位，且电性能保持不变。2.根据权利要求1所述的导电连接件，其特征在于:所述导电材料和非导电材料按照排线方式加工成织物形态导电连接件;或将所述织物形态导电连接件再密封于所述非导电材料制成的弹性基体材料内部制成复合导电连接件;或所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件。3.根据权利要求2所述的导电连接件，其特征在于:所述的所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件，是指将具有规则形态的导电材料按照规则的排线方式，埋设于弹性基体材料内制成聚合物基复合材料，且所述导电材料埋设于所述弹性基体材料中的形态是具有屈曲变形能力的形态。4.根据权利要求3所述的导电连接件，其特征在于:所述弹性基体材料为弹性高分子材料。5.根据权利要求1至4任一所述的所述的导电连接件，其特征在于:所述导电材料是本征型导电高分子制成的导电材料、基于复合型导电高分子的导电材料、基于不同类金属材料制成的导电材料中的一种或几种的组合，或者是导电材料与非导电材料组合而成的复合导电材料。6.根据权利要求5所述的导电连接件，其特征在于:所述本征型导电高分子包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或几种的组合。7.根据权利要求5所述的导电连接件，其特征在于:所述基于复合型导电高分子包括金属粉末或炭黑、石墨、碳纤维等复合导电高分子。8.根据权利要求5所述的导电连接件，其特征在于:所述基于不同类金属材料包括铜、银、金、镍、铝等金属导体及在非导电材料表面镀铜、银、金、镍、铝等金属导体制成的复合导电材料。9.根据权利要求5所述的导电连接件，其特征在于:所述非导电材料为天然纤维或合成纤维中的一种或几种的组合。10.根据权利要求5所述的导电连接件，其特征在于:所述复合导电连接件的形态为柱状、膜或片状;所述导电材料以单根或多根平行布置或双螺旋布置、多根加捻成股、多根或多股螺旋缠绕的形态埋设于所述弹性基体材料中。
【文档编号】H01B5/14GK105895199SQ201610420841
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王杨勇, 饶良魁, 舒琳, 王广峰, 文小健
【申请人】珠海安润普科技有限公司