CN108171306A - 智能卡片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能卡片，所述智能卡片包括吸波层、第一胶层、第二胶层、芯片卡及离型膜；所述第一胶层设置于所述吸波层的一侧面，且所述第二胶层设置于所述吸波层的另一侧面；所述芯片卡设置于所述第一胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述离型膜可分离地设置于所述第二胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述的吸波层为一种多层吸波结构，所述多层吸波结构由吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ层叠而成，其中，所述吸波层Ⅰ、吸波层Ⅲ、吸波层Ⅱ构成三明治结构，所述吸波层Ⅲ位于中间，所述吸波层Ⅰ与所述第二胶层接触，所述吸波层Ⅱ与所述第一胶层接触。

Description

智能卡片

技术领域

本发明涉及智能卡片领域，尤其涉及一种可结合至手机的智能卡片。

背景技术

近年来，各种形式的智能卡片已广泛运用于生活中，例如悠游卡、门禁卡等都被广泛的应用。在过去，大部分的人都会将智能卡片放入皮夹或另外的卡夹中，而在需要使用时取出皮夹或卡夹以进行刷卡感应。但每次使用时都需要花费一段时间在包包里翻找皮夹或卡夹才得以使用，十分的不方便。

然而，手机是我们每天都随身携带的物品，且通常被放置于能快速取得的地方或被长时间手持着，以便在手机响时快速接听或进行持续性的操作。从而，逐渐开始有将智能卡片与手机结合的想法。目前主要是在例如手机的手机套上设置卡片袋，以便将智能卡片插入与手机一同携带。但这种利用手机套放置智能卡片的方式，一来会增加手机套整体体积，使得携带上较为不方便，二来手机的电磁波常会干扰智能卡片的使用，导致智能卡片使用时常发生感应不良的情况。再者，亦有一种直接将智能卡片结合至手机内部芯片卡(sim卡)的方式。但这种方式除需要取得特殊规格的芯片卡外，还必须将手机拆开来更换芯片卡或将特殊芯片卡结合至现有芯片卡上，因此不仅成本较高且相当麻烦。

因此，如何研发出一种智能卡片，改善现有智能卡片感应与携带的问题，将是本发明所欲积极揭露之处。

发明内容

本发明旨在提供一种智能卡片，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种智能卡片，所述智能卡片包括吸波层、第一胶层、第二胶层、芯片卡及离型膜；所述第一胶层设置于所述吸波层的一侧面，且所述第二胶层设置于所述吸波层的另一侧面；所述芯片卡设置于所述第一胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述离型膜可分离地设置于所述第二胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述的吸波层为一种多层吸波结构，所述多层吸波结构由吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ层叠而成，其中，所述吸波层Ⅰ、吸波层Ⅲ、吸波层Ⅱ构成三明治结构，所述吸波层Ⅲ位于中间，所述吸波层Ⅰ与所述第二胶层接触，所述吸波层Ⅱ与所述第一胶层接触。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的智能卡片通过设置吸波层、第一胶层、第二胶层，而使芯片卡易于结合至手机，并借由该吸波层阻断手机对读卡设备信号的干扰以达正常读取的效果。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明所述智能卡片的分解示意图；

图2为本发明所述智能卡片的示意图；

图3为本发明所述智能卡片应用于手机的示意图一；

图4为本发明所述智能卡片应用于手机的示意图二；

图5为本发明所述智能卡片的使用状态示意图；

其中：10-智能卡片，11-吸波层，12-第一胶层，13-第二胶层，14-芯片卡，15-离型膜，20-手机，30-读卡设备。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的实施例涉及一种智能卡片，参照图1，该智能卡片10包括吸波层11、第一胶层12、第二胶层13、芯片卡14及离型膜15。

该第一胶层12设置于该吸波层11的一侧面，且该第二胶层13设置于该吸波层11的另一侧面。

该芯片卡14设置于该第一胶层12的一侧面并与该吸波层11相对，以将该吸波层11结合至该芯片卡14上，而该芯片卡14可用于与读卡设备(图未示)进行数据的存取。

该离型膜15可分离地设置于该第二胶层13的一侧面并与该吸波层11相对，该离型膜15用以覆盖该第二胶层13，且该离型膜15可在使用时剥离而露出该第二胶层13进而贴附至手机上。

其中，该吸波层11的面积大于或等于该芯片卡14的面积，以使该芯片卡14感应时，进一步确保该吸波层11完全遮蔽该手机对该读卡设备信号的干扰。

由此，如图2所示，使用该智能卡片10时，使用者可自行将该离型膜15自该第二胶层13上完全剥离，以露出该第二胶层13，再如图3与图4所示，使该第二胶层13贴附至该手机20壳体的背面，从而轻易地将该芯片卡14固定于该手机20壳体的背面，而该吸波层11位于该芯片卡14与该手机20壳体之间，由此利用该吸波层11阻隔该手机20对于该读卡设备信号的干扰，更具有方便携带该芯片卡14且不易遗失的效果。

此外，该芯片卡14依据读取界面的差异可为接触式芯片卡、非接触式芯片卡或混合式芯片卡，该接触式芯片卡利用卡片上的金属接点与读卡设备直接接触以进行数据传输，该非接触式芯片卡通过无线射频、电磁感应等方式，无须接触读卡设备即可利用该非接触式芯片卡内部线圈达成感应而进行数据传输的效果，而该混合式芯片卡同时包含接触式与非接触式的感应功能。

如图5所示，以该芯片卡14为利用感应电动式达成感应的非接触式芯片卡为例，当用户欲进行该芯片卡14的感应时，则可直接将该手机20取出，使设置有该芯片卡14的手机20壳体的背面对应至读卡设备30的周围的适当位置，亦即使该芯片卡14位于该读卡设备30所产生的感应电场范围内，使得该芯片卡14为该读卡设备30所感应，从而将可轻松利用无线电波完成该芯片卡14与该读卡设备30之间的数据传输，且在感应过程中借由该吸波层11阻隔该手机的电磁波，进而避免该芯片卡14与该读卡设备30间的无线电波受到该电磁波的干扰。

为了达到本发明目的，所述的吸波层11为一种多层吸波结构，该多层吸波结构由吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ层叠而成，其中，吸波层Ⅰ、吸波层Ⅲ、吸波层Ⅱ构成三明治结构，吸波层Ⅲ位于中间，吸波层Ⅰ与第二胶层13接触，吸波层Ⅱ与第一胶层12接触。

本发明所述的吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ均是由碳材料/橡胶复合吸波材料裁剪构成，具体来说，该复合吸波材料是以橡胶为基体，以碳纳米管、碳纤维为填料，通过混炼得到，所述的碳纳米管和碳纤维均匀分布在橡胶基体中。

目前，电磁波日渐应用，在环境中形成了复杂的电磁环境，同时带来了大量的负面效应，比如，电磁干扰、电磁波导致的信息安全问题以及电磁辐射对人体的健康危害。电磁波干扰还可能导致飞机航班延误等。目前，主要依靠反射或吸收来有效抑制和防止电磁波的辐射和泄露，由此，可分为电磁波屏蔽材料和电磁波吸收材料。对于吸波材料的性能要求主要有“强、宽、轻、薄”等几个方面，即理想的吸波材料应在尽量宽的频率范围内对电磁波有强吸收，且吸波材料的密度应该较低，吸波层的厚度较小。吸波材料主要由吸波剂、基体及各类助剂组成，目前，随着要求的提高，单一吸波剂组成的吸波材料可能存在吸波强度不足或吸波频宽较窄的技术问题。

对于填充型复合吸波材料而言，基体主要起到分散和负载吸波剂的作用，并给予吸波材料宏观的外形和物理使用性能。在现有技术中，以碳材料为填料的复合吸波材料的基体主要集中在以环氧树脂为代表的热固性树脂，而以橡胶为基体的吸波材料除了能够有效损耗电磁能量外，还具有柔软、易裁剪、粘附性好等优点，容易被布置在结构复杂器件或腔室的内部构成吸波层，在结构、应用方面具有优势。而目前基于橡胶吸波材料的研究主要集中在铁氧体等磁性填料填充的复合材料，关于碳材料/橡胶复合材料的电磁屏蔽以及吸波性能的技术方案很少。本发明技术方案中，创造性的将碳纳米管、碳纤维作为填料，得到一种橡胶基体的复合吸波材料，并通过结构调整，制备了一种多层吸波结构，进而应用于智能卡片中，该多层吸波结构具有密度小、吸波频率宽等优点，取得了意料不到的技术效果。

所述的复合吸波材料中，该碳纳米管选自商用，为多壁碳纳米管，碳纳米管长度优选为5～10μm，管径为100nm。

碳纳米管是一种重要的纳米碳填料，其在各方面均表现优异的性能，对于光电性能，其载流子迁移率高达10⁵cm²V^-1s^-1，电流密度超过10⁹Acm^-1，因此，将其应用于吸波材料，可以用很低的用量达到较佳的效果。碳纳米管对于微波的吸收机制主要来自于极化和电导的损耗，以及其高比表面积所带来的多重散射，碳纳米管的长度、直径等结构均能影响到其复合材料的吸波性能，本发明技术方案中，该碳纳米管优选长度为5～10μm，管径为100nm的碳纳米管，经过实验表明，在上述碳纳米管含量和具体尺寸的限制下，本发明的技术方案对电磁波的吸收取得了意料不到的技术效果。

所述复合吸波材料中，该碳纤维选自购买，其长度为500μm，直径为7μm。

在复合吸波材料中，如上所述，基体主要起到分散和负载吸波剂的作用，而对于电磁特性，吸波剂填料在其中发挥着重要的作用，吸波剂填料的电磁特性决定了复合吸波材料的好坏。碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量的新型纤维材料，碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，具有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性等。目前的技术方案中，基于碳纤维为填料的复合吸波材料，只是简单的将碳纤维直接添加到基体材料中，可能存在吸波强度不足或吸波频宽较窄的技术问题。

为了最大化发挥碳纤维的吸波性能，本发明技术方案中，在碳纤维表面吸附有磁性粒子，该磁性粒子为空心Ni/Cu/Ag粒子。

该空心粒子吸附在碳纤维表面，解决了空心粒子在橡胶基体中不易分散的技术问题，同时该空心粒子能够与碳纤维、碳纳米管构成三维网络结构，对于提升复合吸波材料的吸波频宽起到了意料不到的技术效果；此外，该空心粒子吸附在碳纤维表面，不仅能够引入磁损耗或增强界面极化，更主要的是可以提高阻抗匹配特性，对于提高吸波性能发挥意料不到的技术效果。并且，该碳纤维与上述的碳纳米管结合作用，能够有效增强复合吸波材料的力学性能。

优选地，所述的空心Ni/Cu/Ag粒子为多层空心结构，是在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜形成的：

首先采用羰基铁粉为模板，包覆Ni镀层，然后通过腐蚀内部羰基铁粉，获得空心镍，然后通过化学镀方法在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜。

所述的空心镍粒径为3μm，镍壳厚度为0.5μm，Cu膜厚度为0.2μm，Ag膜厚度为0.1μm。

镍粒子是一种常用的磁性金属粉，但是，实心的镍粒子密度较大，会导致吸波材料密度较大，限制了其应用；空心化是降低金属粒子密度的方法之一，但是，通常的技术方案中，主要是通过在空心玻璃微珠表面包覆具有吸波性能的涂层实现的，然而，空心玻璃微珠本身并没有吸波性能，其对吸波材料的吸波性能难以进一步提高；本发明的技术方案中，该空心镍表面包覆有Cu膜、Ag膜，由于空心结构，当电磁波入射到其中时，可使电磁波在其空腔内形成多重反射，并且结合多层结构，可以增加其吸波损耗，提高了吸收性能，同时能够实现轻质化的要求。

在优选地实施方式中，为了达到良好的吸波效果，上述的吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ中填料含量有所不同，具体地：

吸波层Ⅰ中，该碳纳米管的含量为5wt.％，该碳纤维的含量为1wt.％，该空心Ni/Cu/Ag粒子的含量为1.4wt.％；

吸波层Ⅲ中，该碳纳米管的含量为2wt.％，该碳纤维的含量为4wt.％，该空心Ni/Cu/Ag粒子的含量为3.8wt.％；

吸波层Ⅱ中，该碳纳米管的含量为2wt.％，该碳纤维的含量为2wt.％，该空心Ni/Cu/Ag粒子的含量为2.6wt.％。

所述复合吸波材料的制备过程为：

步骤1，制备空心镍

羰基铁粉预处理：将粒径为3μm左右的羰基铁粉在丙酮中超声处理50min，除去其表面的杂质，然后将其放入1.2mol/L的稀盐酸中浸泡40s，除去其表面的氧化膜，处理后将其放入真空干燥箱中干燥；

配置镀液：将0.13mol/L硫酸镍溶液和40g/L酒石酸钠溶液混合，充分搅拌后，加入0.8g/L的硫脲溶液继续搅拌，让硫脲充分溶解，随后加入55g/L的水合肼溶液，充分搅拌均匀，得到浑浊液，向浑浊液中边搅拌边加入1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至11，使得浑浊溶液变为无沉淀的溶液，即为镀镍的镀液；

镀镍：将配置好的镀液放入90℃的水浴中预热，预热10min后将上述预处理的羰基铁粉倒入镀液中，其中羰基铁粉的质量与镀液的体积之比为35g/L，在恒温水浴中90℃匀速搅拌，反应3h后，将粉末过滤，用蒸馏水和乙醇洗涤，在真空干燥箱中50℃干燥2h，得到羰基铁/镍复合粉；

去除羰基铁粉：将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，反应充分后，将粉末过滤，干燥得到空心镍；

步骤2，制备空心Ni/Cu/Ag粒子

采用化学镀的方式，在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜，Cu膜厚度为0.2μm，Ag膜厚度为0.1μm，得到空心Ni/Cu/Ag粒子；

步骤3，碳纤维预处理

将碳纤维裁剪成所需的长度，然后，将碳纤维浸泡在质量分数为2.5％的NaHCO₃溶液中，充分浸泡2h后取出，放置在自然环境下慢慢晾干；

然后，将碳纤维浸泡在质量分数为13％的氢氧化钾溶液中，浸泡时间为10h，然后取出、晾干；将碳纤维再浸泡在质量分数为5％的硅烷偶联剂溶液中，充分浸泡1h后取出，放置在自然环境下慢慢晾干；

步骤4，碳纤维吸附空心Ni/Cu/Ag粒子

将上述碳纤维与空心Ni/Cu/Ag粒子在高混机中充分混合；

步骤5，混炼

室温下，将氢化丁腈橡胶生胶与上述吸附有空心粒子的碳纤维按比例在双辊开炼机上共混，之后加入多壁碳纳米管，最后加入3phr的过氧化二异丙苯作为硫化剂，将混炼胶在平板硫化仪上于190℃、10Mpa下硫化30min，得到所述的复合吸波材料。

为了表征本发明所述多层吸波结构的吸波效果，通过对本发明所述多层吸波结构进行吸波性能测试，表明：

当吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ的厚度分别为0.12mm、0.18mm、0.05mm时，10dB吸收频宽为19.7GHz；说明本发明所述的多层吸波结构具有质量轻、吸波频带宽的优点，将其应用于智能卡片，能够有效屏蔽手机电磁波对其影响，取得了意料不到的技术效果。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能卡片，其特征在于，所述智能卡片包括吸波层、第一胶层、第二胶层、芯片卡及离型膜；所述第一胶层设置于所述吸波层的一侧面，且所述第二胶层设置于所述吸波层的另一侧面；所述芯片卡设置于所述第一胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述离型膜可分离地设置于所述第二胶层的一侧面并与所述吸波层相对；所述的吸波层为一种多层吸波结构，所述多层吸波结构由吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ层叠而成，其中，所述吸波层Ⅰ、吸波层Ⅲ、吸波层Ⅱ构成三明治结构，所述吸波层Ⅲ位于中间，所述吸波层Ⅰ与所述第二胶层接触，所述吸波层Ⅱ与所述第一胶层接触。

2.根据权利要求1所述的一种智能卡片，其特征在于，所述的多层吸波结构中，该吸波层Ⅰ、吸波层Ⅱ、吸波层Ⅲ均是由碳材料/橡胶基复合吸波材料裁剪构成，具体来说，该复合吸波材料是以橡胶为基体，以碳纳米管、碳纤维为填料，通过混炼得到，所述的碳纳米管和碳纤维均匀分布在橡胶基体中。

3.根据权利要求2所述的一种智能卡片，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述碳纳米管长度为5～10μm，管径为100nm。

4.根据权利要求2所述的一种智能卡片，其特征在于，所述碳纤维长度为500μm，直径为7μm。

5.根据权利要求4所述的一种智能卡片，其特征在于，所述碳纤维表面设有磁性粒子，所述磁性粒子为空心Ni/Cu/Ag粒子；所述的空心Ni/Cu/Ag粒子为多层空心结构，是在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜形成的：首先采用羰基铁粉为模板，包覆Ni镀层，然后通过腐蚀内部羰基铁粉，获得空心镍，然后通过化学镀方法在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜。

6.根据权利要求5所述的一种智能卡片，其特征在于，所述的空心镍粒径为3μm，镍壳厚度为0.5μm，Cu膜厚度为0.2μm，Ag膜厚度为0.1μm。

7.根据权利要求6所述的一种智能卡片，其特征在于，所述复合吸波材料的制备过程为：

步骤1，制备空心镍

羰基铁粉预处理：将粒径为3μm左右的羰基铁粉在丙酮中超声处理50min，除去其表面的杂质，然后将其放入1.2mol/L的稀盐酸中浸泡40s，除去其表面的氧化膜，处理后将其放入真空干燥箱中干燥；

配置镀液：将0.13mol/L硫酸镍溶液和40g/L酒石酸钠溶液混合，充分搅拌后，加入0.8g/L的硫脲溶液继续搅拌，让硫脲充分溶解，随后加入55g/L的水合肼溶液，充分搅拌均匀，得到浑浊液，向浑浊液中边搅拌边加入1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至11，使得浑浊溶液变为无沉淀的溶液，即为镀镍的镀液；

镀镍：将配置好的镀液放入90℃的水浴中预热，预热10min后将上述预处理的羰基铁粉倒入镀液中，其中羰基铁粉的质量与镀液的体积之比为35g/L，在恒温水浴中90℃匀速搅拌，反应3h后，将粉末过滤，用蒸馏水和乙醇洗涤，在真空干燥箱中50℃干燥2h，得到羰基铁/镍复合粉；

去除羰基铁粉：将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，反应充分后，将粉末过滤，干燥得到空心镍；

步骤2，制备空心Ni/Cu/Ag粒子

采用化学镀的方式，在空心镍表面依次包覆Cu膜、Ag膜，Cu膜厚度为0.2μm，Ag膜厚度为0.1μm，得到空心Ni/Cu/Ag粒子；

步骤3，碳纤维预处理

将碳纤维裁剪成所需的长度，然后，将碳纤维浸泡在质量分数为2.5％的NaHCO₃溶液中，充分浸泡2h后取出，放置在自然环境下慢慢晾干；

然后，将碳纤维浸泡在质量分数为13％的氢氧化钾溶液中，浸泡时间为10h，然后取出、晾干；将碳纤维再浸泡在质量分数为5％的硅烷偶联剂溶液中，充分浸泡1h后取出，放置在自然环境下慢慢晾干；

步骤4，碳纤维吸附空心Ni/Cu/Ag粒子

将上述碳纤维与空心Ni/Cu/Ag粒子在高混机中充分混合；

步骤5，混炼

室温下，将氢化丁腈橡胶生胶与上述吸附有空心粒子的碳纤维按比例在双辊开炼机上共混，之后加入多壁碳纳米管，最后加入3phr的过氧化二异丙苯作为硫化剂，将混炼胶在平板硫化仪上于190℃、10Mpa下硫化30min，得到所述的复合吸波材料。

8.根据权利要求1所述的一种智能卡片，其特征在于，所述吸波层的面积大于或等于该芯片卡的面积。

9.根据权利要求1所述的一种智能卡片，其特征在于，所述芯片卡为接触式芯片卡、非接触式芯片卡或混合式芯片卡。