CN211208005U - 一种弹性导电线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弹性导电线。所述弹性导电线，包括可导电可拉伸的编织结构和用于包覆所述编织结构的弹性绝缘层，所述编织结构由编织股线通过针织工艺编织而成，所述编织股线由导电丝和非导电丝组成，所述非导电丝包括弹性丝和/或非弹性丝。本实用新型通过将导电丝和非导电丝组成的编织股线编织成可导电可拉伸的编织结构，并包覆以弹性绝缘层，提供了一种弹性导电线，该弹性导电线具有柔性化、可拉伸、电导率高、电阻稳定、绝缘性好、弹性好、直径小、可靠性高及布线均匀等优点，可广泛应用于智能穿戴、医疗卫生、体育等领域。

Description

一种弹性导电线

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴技术领域中的导电线制造技术，具体涉及一种弹性导电线。

背景技术

随着物联网与可穿戴技术的发展，柔性、可伸缩器件是未来电子器件发展的主流趋势。其中，弹性导电线是柔性器件发展的关键材料，近年来受到人们的广泛关注。现有技术中，一般是通过将检测、控制芯片和传感器等器件编织进衣物的各个部位中，从而检测并获得人的心跳、体温、呼吸频率等参数，控制芯片对各种检测数据进行处理。由于各器件之间需要数据连接，故还需要在智能衣物中设置导电线，现有的导电线柔软度不够，安装在衣物中时影响衣物的舒适度，并且由于衣物在穿、脱时容易产生拉伸，导致导电线的使用寿命较短，从而影响智能衣物的使用。

近年来，智能穿戴成为科技行业发展的热点，在可穿戴电子设备的连接和布线中，导电连接件需要满足微型化、弹性好、电导率高等要求，这关系到电信号传输的稳定性和可靠性。现有智能纺织品的导电材料形式有很多，目前市面上可拉伸导电丝大多为纤维表面镀金属颗粒、金属化合物、碳粉，或者弹性导电橡胶，存在绝缘性能差、生产工艺复杂、生产成本高等问题，前者水洗后表面导电粒子被冲掉后电阻值增加，后者电阻本身就很大(百欧级别)，没办法传输信号。且在实现可拉伸的前提下，现有的弹性导电丝不能同时实现直径小和电阻率低的要求。现有的弹性导电丝虽然可以提供一定的导电性能，但不具备良好的绝缘性，无法广泛应用于柔性电池、传感器、微型芯片等器件的连接。而传统的金属导线和电路板的柔韧性差，弹性回复率低，不能承受较大的拉伸，且耐疲劳性差，应用到可穿戴电子设备后其舒适性和可靠性都达不到要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的首要技术问题是，提供一种柔性化、可拉伸、电阻稳定、绝缘性好、直径小的弹性导电线，以方便灵活的应用于可穿戴设备。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种弹性导电线，包括可导电可拉伸的编织结构和用于包覆所述编织结构的弹性绝缘层，所述编织结构由编织股线通过针织工艺编织而成，所述编织股线由导电丝和非导电丝组成，所述编织结构是采用双向平结编织工艺，以弹性丝为芯线，对所述编织股线连续编织而形成的扁平条状结构。

进一步的，所述非导电丝包括弹性丝和/或非弹性丝，所述编织股线具体由导电丝和非弹性丝各若干根组成。

较优的，在编织过程中所述弹性丝被给予一定的牵拉力而处于拉伸状态，且所述编织股线的整体直径与所述弹性丝的整体直径相当。

从以上技术方案可以看出，本实用新型的有益效果在于：

通过将导电丝和非导电丝组成的编织股线编织成可导电可拉伸的编织结构，并包覆以弹性绝缘层，提供了一种弹性导电线，该弹性导电线具有柔性化、可拉伸、电导率高、电阻稳定、绝缘性好、弹性好、直径小、可靠性高及布线均匀等优点，可广泛应用于智能穿戴、医疗卫生、体育等领域。

具体来说：

(1)实现了可通电导线的柔性化。使导线具有一定的弹性回复性能，更加灵活地适用于可穿戴设备当中。

(2)具有稳定的电阻。现有的应用于纺织服装工艺当中的导电丝以在纤维表面镀金属粉末为主，镀层的导电丝存在可水洗性能差，拉伸后或水洗后存在金属粉末脱落问题，导致电阻增大，无法实现有效的信号传输。本实用新型采用的是连续的导电丝如金属长丝，因此电阻稳定，导电率高。

(3)具有良好的绝缘性。采用弹性绝缘材料作为外包装，保留导线弹性与导电性的同时，实现导电线良好的绝缘性。

(4)直径小。相对于日常用的导线来说，本弹性导线具有直径小的优点。现有的导线一般由导电金属丝外包绝缘层组成，线径大且具有一定的硬度，以及不能拉伸，本实用新型的弹性导电线直径可控制在1mm-40mm之间，尤其是可控制在≤2mm，能够结合相应的纺织服装工艺而应用于可穿戴品上，进而为智能可穿戴技术提供支持。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型实施例的一种实现方式中弹性导电线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种实现方式中编织股线的截面示意图；

图3是本实用新型实施例双向平结编织工艺的编织步骤示意图；

图4是本实用新型实施例的另一种实现方式中弹性导电线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

本实用新型实施例一方面提供一种柔性化、可拉伸、电阻稳定、绝缘性好、直径小的弹性导电线。该弹性导电线包括可导电可拉伸的编织结构和用于包覆所述编织结构的弹性绝缘层，所述编织结构由编织股线通过针织工艺编织而成，所述编织股线由导电丝和非导电丝组成，所述非导电丝包括弹性丝和非弹性丝中的一种或两种。其中，各组成部分可采用的材料与特性如下。

一些实现方式中，所述导电丝由金属系导电丝、炭黑系导电丝、金属化合物型导电丝和聚合物导电丝中的一种或几种构成。

一些实现方式中，所述弹性丝是氨纶丝、聚氨酯丝、聚烯烃丝、橡胶丝、硅胶丝、聚酯丝、聚酰胺丝或者蛋白质丝。

一些实现方式中，所述非弹性丝是涤纶纱、棉纱、绣花用纱、毛线、粗纺毛纱、精纺棉、亚麻线、人造纱、丝纱、聚乙烯单丝、缝纫纱、尼龙线、麻纱线、膨体纱、纺织用纱中的一种或几种。

一些实现方式中，所述弹性绝缘层可采用硅胶、天然橡胶、杜仲-天然橡胶、蛋清橡胶、纤维/橡胶复合材料、合成橡胶、树脂、类动物蛋白、苯乙烯系热塑性弹性体、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体(POE)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、聚烯烃热塑性弹性体、主热塑性聚氨酯弹性体橡胶、热塑性聚酯弹性体、聚丙乙烯弹性材料中的一种或几种。

如上所述，本实施例的弹性导电线，包括导电丝、非导电丝、芯线和绝缘层；其中，非导电丝采用非弹性丝，芯线采用弹性丝；导电丝和非导电丝组成编织股线，通过编织工艺中的双向平结编织工艺，左右分别连续编织，编织成扁平条状结构，形成导电线，再加上弹性绝缘层加工固定成弹性导电线。特别的，编织过程中，利用弹性丝(或称为弹力线)作为芯线，并在编织的过程中给予弹性丝一定的牵拉力，使其保持在拉伸状态，然后再进行编织。

请参考图1，是一个具体应用场景例中弹性导电线的结构示意图。实施方式为若干根导电丝和若干根非导电丝组成编织股线1，通过双向平结编织工艺基于芯线2进行编织，其中，以若干根弹性丝为芯线2，并给予芯线一定的牵拉力，使其保持在拉伸状态，通过左右分别连续编织，编成扁平状编织结构的导电线，并在外部包覆以弹性绝缘层3。其中，在不超出整体直径要求的前提下，若干根指的是至少一根。优选的，编织股线1的整体直径与芯线2整体直径相仿或者说相当。优选的，弹性导电线呈扁平条状。

一种实现方式，可采用一根直径为0.5mm的氨纶弹性丝为芯线2，给予芯线2一定的牵拉力，通过双向平结编织工艺，左右分别连续编织，编成扁平状结构的导电线，再结合绝缘外层工艺，加上弹性绝缘层加工固定成弹性导电线。

可选的，弹性导电线的最终直径约为1mm-40mm，优选为不大于2mm，例如可以为1.5mm。

如图2所示，是一种实现方式中编织股线的截面示意图，编织股线1可以由一根非导电丝102例如缝纫棉纱、10根导电丝101例如直径为0.06mm的镀锡铜丝组成。需要说明，不同实现方式中可根据具体需要确定导电丝和/或非导电丝的根数。

如图3所示，是一种实现方式中双向平结编织工艺的编织步骤示意图。编织过程如图所示，包括六个步骤。

进一步地，可基于双向平结编织工艺，横向并排进行编织，也能实现弹性导电线具有弹力且导电率高的目的。特别的，两排导电线之间在编织的过程中相邻的股线互相缠绕后再进行下一编织。

如图4所示，为该种横向并排编织的一实施例，图中展示了三排并排编织形成的编织结构。该种编织方式以图2-1所示的结构为基础，将一根芯线扩展三根，从而实现三排并配编织。可选的，该种三排并排编织形成的编织结构的直径约为7mm。

其中，编织股线中，导电丝和非导电丝可采用并列排列、相间排列、三角排列或者多边形排列等多种排列方式。

其中，所述导电丝起到导电的作用。一些实现方式中，所述导电丝由金属系导电丝、炭黑系导电丝、金属化合物型导电丝和聚合物导电丝中的一种或几种构成。可选的，所述导电丝的直径范围为40um-2000um。

其中，作为芯线的弹性丝起到赋予弹性导电线弹力的作用，能够使导电线在一定范围内发生弹性回复，且不影响弹性导电线的导电功能。一些实现方式中，所述弹性丝是氨纶丝、聚氨酯丝、聚烯烃丝、橡胶丝、硅胶丝、聚酯丝、聚酰胺丝或者蛋白质丝。可选的，所述弹性丝的直径范围为0.5um-4000um。

其中，作为非导电丝的非弹性丝起到保护导电丝的作用，减少导电丝与导电丝之间的摩擦，使导电丝在来回拉伸回复的过程中不发生断裂。一些实现方式中，所述非弹性丝是涤纶纱、棉纱、绣花用纱、毛线、粗纺毛纱、精纺棉、亚麻线、人造纱、丝纱、聚乙烯单丝、缝纫纱、尼龙线、麻纱线、膨体纱、纺织用纱中的一种或几种。可选的，所述非弹性丝的直径范围为40um-2000um，优选所述非弹性丝的直径大于导电丝的直径。

其中，所述弹性绝缘层起到保护作为导电线的编织结构的作用，将编织结构形成的导电线与空气隔离，且不影响弹性导电线的弹力与导电性能。一些实现方式中，所述弹性绝缘层可采用硅胶、天然橡胶、杜仲-天然橡胶、蛋清橡胶、纤维/橡胶复合材料、合成橡胶、树脂、类动物蛋白、苯乙烯系热塑性弹性体、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体(POE)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、聚烯烃热塑性弹性体、主热塑性聚氨酯弹性体橡胶、热塑性聚酯弹性体、聚丙乙烯弹性材料中的一种或几种。可选的，所述弹性绝缘层的厚度范围为0.2mm-2mm。

综上，本实用新型实施例提供了一种弹性导电线。通过采用以上技术方案，本实用新型实施例取得了下述有益效果：

通过将导电丝和非导电丝组成的编织股线编织成可导电可拉伸的编织结构，并包覆以弹性绝缘层，提供了一种弹性导电线，该弹性导电线具有柔性化、可拉伸、电导率高、电阻稳定、绝缘性好、弹性好、直径小、可靠性高及布线均匀等优点，可广泛应用于智能穿戴、医疗卫生、体育等领域。

具体来说：

(1)实现了可通电导线的柔性化。使导线具有一定的弹性回复性能，更加灵活地适用于可穿戴设备当中。

(2)具有稳定的电阻。现有的应用于纺织服装工艺当中的导电丝以在纤维表面镀金属粉末为主，镀层的导电丝存在可水洗性能差，拉伸后或水洗后存在金属粉末脱落问题，导致电阻增大，无法实现有效的信号传输。本实用新型采用的是连续的导电丝如金属长丝，因此电阻稳定，导电率高。

(3)具有良好的绝缘性。采用弹性绝缘材料作为外包装，保留导线弹性与导电性的同时，实现导电线良好的绝缘性。

(4)直径小。相对于日常用的导线来说，本弹性导线具有直径小的优点。现有的导线一般由导电金属丝外包绝缘层组成，线径大且具有一定的硬度，以及不能拉伸，本实用新型的弹性导电线直径可控制在1mm-40mm之间，尤其是可控制在≤2mm，能够结合相应的纺织服装工艺而应用于可穿戴品上，进而为智能可穿戴技术提供支持。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种弹性导电线，其特征在于，包括可导电可拉伸的编织结构和用于包覆所述编织结构的弹性绝缘层，所述编织结构由编织股线通过针织工艺编织而成，所述编织股线由导电丝和非导电丝组成，所述编织结构是采用双向平结编织工艺，以弹性丝为芯线，对所述编织股线连续编织而形成的扁平条状结构。

2.根据权利要求1所述的弹性导电线，其特征在于，

所述非导电丝包括弹性丝和/或非弹性丝，所述编织股线具体由导电丝和非弹性丝各若干根组成。

3.根据权利要求1所述的弹性导电线，其特征在于，

在编织过程中所述弹性丝被给予牵拉力而处于拉伸状态，且所述编织股线的整体直径与所述弹性丝的整体直径相当。

4.根据权利要求1所述的弹性导电线，其特征在于，

所述编织结构包括多条芯线，由多条编织股线环绕多条芯线并排编织而成。

5.根据权利要求2所述的弹性导电线，其特征在于，

所述导电丝的直径范围为40um-2000um；

所述弹性丝的直径范围为0.5um-4000um；

所述非弹性丝的直径范围为40um-2000um；

所述弹性绝缘层的厚度范围为0.2mm-2mm。

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