CN108091417A - 柔性导电膜、发声装置以及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性导电膜、发声装置以及可穿戴设备。该柔性导电膜包括基材层和纳米材料导电层，所述纳米材料导电层附着在所述基材层上。该柔性导电膜具有强度高，柔韧性好，导电性良好的特点。

Description

柔性导电膜、发声装置以及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体地，涉及一种柔性导电膜、发声装置以及可穿戴设备。

背景技术

随着智能家居以及可穿戴产品的不断发展，人们对可穿戴产品的轻柔舒适度的要求越来越高。

现有的膜材料和导电材料难以同时满足可穿戴产品对强度、柔韧性以及导电性的要求。在电子产品使用时，导电材料弯曲后产品的导电性降低，影响了可穿戴产品的舒适度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种柔性导电膜的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种柔性导电膜。该柔性导电膜包括基材层和纳米材料导电层，所述纳米材料导电层附着在所述基材层上。

可选地，所述纳米材料导电层由纳米金属浆料制备而成。

可选地，所述纳米金属浆料选自纳米银浆、纳米铜浆、纳米铝浆、纳米金浆和纳米锌浆中的至少一种。

可选地，所述基材层包括弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层和工程塑料层中的至少一种。

可选地，用于制作所述基材层的弹性体包括聚氨酯材料或者硅橡胶。

可选地，所述基材层包括弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层和工程塑料层中的至少两种，所述纳米材料导电层位于所述至少两种基材层之间。

可选地，所述基材层包括两个外层，和位于所述两个外层之间的内层，所述外层为弹性体层及工程塑料层中的至少一种；所述内层为弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层中的至少一种；

在所述内层的两个表面与相对应的两个所述外层之间分别附着有所述纳米材料导电层。

可选地，用于制备所述基材层的纤维材料包括碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维中的至少一种。

可选地，用于制备所述基材层的纤维材料包括短切纤维毡和连续型纤维布中的至少一种。

可选地，所述纳米材料导电层的厚度为2-25μm。

根据本发明的第二个方面，提供了一种发声装置。该装置包括振动组件和磁路组件，所述振动组件包括音圈和本发明提供的所述的柔性导电膜，所述柔性导电膜作为振膜；所述音圈的一端与所述柔性导电膜连接，所述音圈的端线与所述柔性导电膜的所述纳米材料导电层电连接，所述纳米材料导电层与外部电路导通；所述音圈的另一端***所述磁路组件的磁间隙中。

根据本发明的第三个方面，提供了一种可穿戴设备。该设备包括用于感测人体的运动和/或生理参数的传感器和本发明提供的所述的柔性导电膜，所述传感器与所述柔性导电膜的纳米材料导电层电连接，所述纳米材料导电层与外部电路导通。

根据本公开的一个实施例，在本发明实施例中，在基材层的表面附着有纳米材料导电层。纳米材料导电层具有良好的导电效果。电子设备可以通过纳米材料导电层与外部电路导通。基材层可以为柔性导电膜提供基体和/或骨架。这使得柔性导电膜既能够作为用于发声的振膜，又可以作为与人体贴合的膜层。

用户可以将同一层的纳米材料导电层分隔成多个区域，以分别作为不同电子设备的导体，或者分别作为正极导体和负极导体。还可以是，通过设置多个纳米材料导电层，以分别作为不同电子设备的导体，或者分别作为正极导体和负极导体。

通过这种方式，在保证柔性导电膜有具足够的强度以及柔韧性的同时，还具备良好的导电性能。电子设备不用另外设置导线与外部电路进行电连接。这样，在组装时不用考虑导线的布线，并且降低了导线与其他部件的干涉。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的柔性导电膜的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是根据本发明的另一个实施例的柔性导电膜的局部放大图。

图4是根据本发明的一个实施例的短切纤维毡示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的连续型纤维布的示意图。

附图标记说明：

11：弹性体层；12：纳米银层；13：弹性体与纤维材料复合层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本发明的一个实施例的柔性导电膜的结构示意图。图2是图1中A处的局部放大图。

如图1-2所示，该柔性导电膜包括基材层和纳米材料导电层。纳米材料导电层附着在基材层上。基材层为柔性导电膜提供了基体和/或骨架。

可选地，基材层包括弹性体与纤维材料的复合层13、弹性体层11、纤维材料层和工程塑料层中的至少一种。上述材料结构强度高。弹性体与纤维材料的复合层13可以是弹性体层和纤维材料层贴合在一起，或者是纤维材料层浸渍在弹性体层中复合而成。

纤维材料层由纤维材料制备而成。纤维材料层的强度高、韧性强。纤维材料层作为柔性导电膜的骨架，并起到支撑的作用。

在一个例子中，用于制备基材层的纤维的材料包括碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维中的至少一种。上述材料的结构强度高，并且具有良好的柔韧性，能够提高柔性导电膜的强度和可变形性。

在一个例子中，用于制备基材层的纤维材料包括短切纤维毡或连续型纤维布。如图4所示，短切纤维毡采用浸润剂拉制的原丝，经由湿法在线短切而成。如图5所示，连续型纤维布由原丝经过络纱、织布等工序制造而成。这两种纤维材料层的平整度、强度和柔韧性良好，并且与纳米材料导电层的结合强度高。

可选地，原丝包括碳纤维原丝、芳纶纤维原丝和玻璃纤维原丝中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

弹性体层11具有柔性，其能保证柔性导电膜具有足够的延展性。

可选地，用于制作所述基材层的弹性体包括聚氨酯材料或者硅橡胶。这些材料具有强度高，延展性良好的特点。这使得柔性导电膜的柔韧性、弹性良好。在一些例子中，弹性体层11本身具有粘性，例如聚氨酯材料。这种材料可以直接与纤维材料层进行贴合。

优选地，纤维材料层和弹性体层11复合在一起，这使得柔性导电膜具有足够的强度以及柔韧性。纳米材料导电层是由能导电的纳米材料制备而成。纳米材料可以是纳米金属材料或者纳米非金属材料。

在本发明实施例中，在基材层的表面附着有纳米材料导电层。纳米材料导电层具有良好的导电效果。电子设备可以通过纳米材料导电层与外部电路导通。基材层可以为柔性导电膜提供基体和/或骨架。这使得柔性导电膜既能够作为用于发声的振膜，又可以作为与人体贴合的膜层。

用户可以将同一层的纳米材料导电层分隔成多个区域，以分别作为不同电子设备的导体，或者分别作为正极导体和负极导体。还可以是，通过设置多个纳米材料导电层，以分别作为不同电子设备的导体，或者分别作为正极导体和负极导体。

通过这种方式，在保证柔性导电膜有具足够的强度以及柔韧性的同时，还具备良好的导电性能。电子设备不用另外设置导线与外部电路进行电连接。这样，在组装时不用考虑导线的布线，并且降低了导线与其他部件的干涉。

在一个例子中，纳米材料导电层由纳米金属浆料制备而成。纳米金属浆料包括纳米金属颗粒和粘结剂。纳米金属颗粒分散在粘结剂中，以形成浆料。纳米金属浆料通过烘干的方式使粘结剂的溶剂挥发，以形成膜层。本领域技术人员可以根据实际情况选择粘结剂。

纳米金属浆料制成的纳米材料导电层具有导电性能良好，附着力强的特点。技术人员可以采用浸渍、涂布或者印刷的方式将纳米金属浆料涂覆到基材层表面。纳米金属浆料可以涂覆在基材层的一个表面，也可以涂覆在相对的两个表面上。然后，将浆料烘干，以形成纳米材料导电层。

可选地，纳米金属浆料选自纳米银浆、纳米铜浆、纳米铝浆、纳米金浆和纳米锌浆中的至少一种。上述纳米金属浆料的稳定性高，导电效果良好，并且制成的纳米材料导电层与基材层的结合牢固。

本领域技术人员可以通过选择纳米材料浆料的种类，以及设置纳米材料导电层的厚度来控制纳米材料导电层的电阻大小。

纳米材料导电层的厚度越大，则柔性导电膜的电阻越小，但会对柔性导电膜的结构强度造成不利影响。纳米材料导电层的厚度越小，则柔性导电膜的电阻越大。

优选地，纳米材料导电层的厚度为2-25μm。该厚度使柔性导电膜的导电性能良好，并且结构强度高。

在一个例子中，基材层包括弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层和工程塑料层中的至少两种，纳米材料导电层位于至少两种基材层之间。例如，如图2所示，基材层包括弹性体层11以及弹性体与纤维材料的复合层13。纳米材料导电层位于弹性体层11和复合层13之间。具体地，弹性体层11为聚氨酯层或者硅橡胶层。纳米纤维导电层为纳米银层12。纳米银层12由纳米银浆料制备而成。在使用时，弹性体层11和复合层13与电子设备连接或者与人体接触。这两层起到隔离的作用，以防止纳米材料导电层被损伤或者发生短路。上述材料具有柔韧性良好以及强度高的特点。

或者，基材层包括工程塑料层以及弹性体与纤维材料的复合层13。纳米材料导电层位于工程塑料层和复合层13之间。具体的，工程塑料层由工程塑料层由工程塑料制作而成，包括PEEK(聚醚醚酮)、PAR(聚芳脂)等。在使用时，工程塑料层和复合层13与电子设备连接或者与人体接触。这两层起到隔离的作用，以防止纳米材料导电层被损伤或者发生短路。上述材料具有柔韧性良好以及强度高的特点。

或者，基材层包括纤维材料层以及弹性体与纤维材料的复合层13。此时，纳米材料导电层位于纤维材料层和复合层13之间。

或者，基材层包括弹性体层11和工程塑料层，此时纳米材料导电层位于弹性体层11和工程塑料层之间。

或者，基材层包括弹性体层11和纤维材料层，此时纳米材料导电层位于弹性体层11和纤维材料层之间。

或者，基材层包括工程塑料层和纤维材料层，此时纳米材料导电层位于工程塑料层和纤维材料层之间。

图3是根据本发明的另一个实施例的柔性导电膜的局部放大图。

在该例子中，基材层包括两个外层，和位于两个外层之间的内层，外层为弹性体层及工程塑料层中的至少一种。内层为弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层中的至少一种。在内层的两个表面与相对应的两个外层之间分别附着有纳米材料导电层。

例如，外层为弹性体层11，内层为弹性体与纤维材料的复合层13，此时柔性导电膜包括两个弹性体层11和位于两个弹性体层11之间的弹性体与纤维材料的复合层13。在复合层13的两个表面与相对应的两个弹性体层11之间分别附着有纳米材料导电层。具体地，弹性体层11为硅橡胶层或者聚氨酯层。纳米纤维导电层为纳米银层12。电子设备的正、负极能够通过该两个纳米材料导电层与外部电路导通。

或者，外层为工程塑料层，内层为弹性体与纤维材料的复合层13，此时柔性导电膜包括两个工程塑料层和位于两个工程塑料层之间的弹性体与纤维材料的复合层13。在复合层13的两个表面与相对应的两个工程塑料层之间分别附着有纳米材料导电层。

或者是外层为弹性体层及工程塑料层中的至少一种，内层为弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层中的至少一种的其他情况，在此不再一一赘述。

此外，该柔性导电膜具有结构强度高，柔韧性良好的特点。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种发声装置。发声装置可以是微型扬声器或者喇叭装置。该发声装置包括振动组件和磁路组件。振动组件用于振动发声。磁路组件为振动组件的振动提供磁场。

在该例子中，振动组件包括音圈和本发明提供的柔性导电膜。柔性导电膜作为振膜。

音圈的一端与柔性导电膜连接。音圈的端线与柔性导电膜的纳米材料导电层电连接。端线包括正极端线和负极端线。正、负极端线分别与两个纳米材料导电层电连接；或者正、负即端线分别与同一个纳米材料导电层的正极导体和负极导体电连接。纳米材料导电层与外部电路导通。音圈的另一端***磁路组件的磁间隙中。磁间隙中形成磁场。音圈在通电后，受到磁场的安培力的作用而发生振动。音圈带动振膜振动以发出声音。

在该发声装置中，音圈通过振膜内的纳米材料导电层与外部导通，而不用另外设置引线。这样，避免了引线与其他部件的干涉，以及大功率使用时引线发声断线。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种可穿戴设备。可穿戴设备可以是但不局限于VR设备、智能眼镜、智能手表等。该设备包括用于感测人体的运动和/或生理参数的传感器和本发明提供的柔性导电膜。传感器与柔性导电膜的纳米材料导电层电连接。纳米材料导电层与外部电路导通。

柔性导电膜用于与人体接触，能够根据人体的运动而发生形变，并且能回复形变。该柔性导电膜与人体贴合的舒适度好。

在该例子中，传感器感测的数据通过柔性导电膜内的纳米材料导电层与外部电路导通，而不用另外设置导线。这样，省去了导线布线的设计，并使得可穿戴设备的重量减轻。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种柔性导电膜，其特征在于，包括基材层和纳米材料导电层，所述纳米材料导电层附着在所述基材层上。

2.根据权利要求1所述的柔性导电膜，其特征在于，所述纳米材料导电层由纳米金属浆料制备而成。

3.根据权利要求2所述的柔性导电膜，其特征在于，所述纳米金属浆料选自纳米银浆、纳米铜浆、纳米铝浆、纳米金浆和纳米锌浆中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的柔性导电膜，其特征在于，所述基材层包括弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层和工程塑料层中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的柔性导电膜，其特征在于，用于制作所述基材层的弹性体包括聚氨酯材料或者硅橡胶。

6.根据权利要求1所述的柔性导电膜，其特征在于，所述基材层包括弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层和工程塑料层中的至少两种，所述纳米材料导电层位于所述至少两种基材层之间。

7.根据权利要求1所述的柔性导电膜，其特征在于，所述基材层包括两个外层，和位于所述两个外层之间的内层，所述外层为弹性体层及工程塑料层中的至少一种；所述内层为弹性体与纤维材料的复合层、弹性体层、纤维材料层中的至少一种；

在所述内层的两个表面与相对应的两个所述外层之间分别附着有所述纳米材料导电层。

8.根据权利要求4中的任意一项所述的柔性导电膜，其特征在于，用于制备所述基材层的纤维材料包括碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维中的至少一种。

9.根据权利要求4中的任意一项所述的柔性导电膜，其特征在于，用于制备所述基材层的纤维材料包括短切纤维毡和连续型纤维布中的至少一种。

10.一种发声装置，其特征在于，包括振动组件和磁路组件，所述振动组件包括音圈和如权利要求1-9中的任意一项所述的柔性导电膜，所述柔性导电膜作为振膜；

所述音圈的一端与所述柔性导电膜连接，所述音圈的端线与所述柔性导电膜的所述纳米材料导电层电连接，所述纳米材料导电层与外部电路导通；所述音圈的另一端***所述磁路组件的磁间隙中。

11.一种可穿戴设备，其特征在于，包括用于感测人体的运动和/或生理参数的传感器和如权利要求1-9中的任意一项所述的柔性导电膜，所述传感器与所述柔性导电膜的纳米材料导电层电连接，所述纳米材料导电层与外部电路导通。