CN111460682B - 用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法 - Google Patents
用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计，这种仿生设计主要用于各类手持电子产品的表面或者电子产品的保护套，如，智能电话、平板电脑等。本发明的仿生防滑设计是在电子产品表面或者保护套的外表面上设有微米级的阵列或图案。该种微米级结构会有效加大手持电子设备与手指之间的摩擦力，能达到增加手持电子产品安全性的有益效果并保持手持电子产品的触感和美观。
Description
技术领域
本发明设计手持电子产品表面防滑领域，尤其涉及一种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计。
背景技术
随着科学技术的进步，各类手持电子产品应运而生，例如移动电话、平板电脑、手持游戏机等。现阶段，大部分的手持电子设备的机身都采用金属或者玻璃材料来制作。通过把电子设备机身制造光滑来提升其美观度以吸引消费者，但是这会造成这样的电子设备与手部的摩擦力很小，如果手部有汗液，更可能造成电子设备从手中脱落引起不必要的损失。
目前，大部分人为了避免手持电子设备发生意外的脱落，会采用贴手机背膜，使用手机壳防滑，但是在手部有汗液的时候还是很难避免发生意外；或者使用手机套/指环来增强手持的稳定性，但这样就完全覆盖了手机本身的表面设计，丧失美感。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计，通过修饰电子产品表面或者给电子产品添加保护套，以此来提高电子产品防滑性和美观性的仿生设计。该仿生设计是一种置于电子设备及其保护套表面的微米级阵列或图案。
为实现上述目的，本发明提供的用于手持电子设备表面的仿生防滑设计，其特征在于：所述仿生设计是置于手持电子设备表面或者保护套上的采用类指纹结构设计的仿指纹微米级阵列或图案。
作为优选方案，所述的仿指纹微米级阵列或图案为微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列或微米级凹坑结构阵列中任一种或者多种的组合。
进一步地，所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的每个单元横截面的有效直径是30～400微米，每个单元的有效高度是10～50微米，每个单元之间的有效间隔距离是10～400微米。
更进一步地，所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的每个结构单元，沿轴线方向存在材料模量梯度，所述材料模量梯度的末端模量大于根部。
更进一步地，所述仿指纹微米级阵列或图案的结构单元可通过四方排列、六方排列或不规则排列中的任一种或多种方式形成阵列以及特定图案，所述仿指纹微米级阵列或图案在设备表面的分布为局部或全覆盖。
更进一步地，所述材料模量梯度中的材料为玻璃、塑料、陶瓷、橡胶、金属或合金中的任一种或几种组合。
更进一步地，所述的微米级点状凸起结构阵列和微米级点状凹坑结构阵列中的结构为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或多边形柱子中的任一种或多种形状组合；所述柱子为棱柱、棱台或棱锥中的任一种或多种形状组合；所述的微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构中的结构为直线、不规则折线、弧线或曲线中的任一种或多种组合。
更进一步地，所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的单个结构单元，其等效轴线与阵列所在平面呈0～60°范围内的任意角度。
更进一步地，所述每个结构单元的末端为平面、球冠形、半球形、伞形或凹坑形中的任一种或几种组合。
更进一步地，所述仿指纹微米级阵列或图案的微米级结构单元的制备通过刻蚀、模具法或增材制造中的一种或者多种方法的组合来实现。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明的用于手持电子设备表面的仿生防滑设计是一种置于手持电子设备机身或电子设备保护套表面的微米级阵列。应用该种仿生设计，可以增大电子设备与手部的摩擦力，显著减小发生意外的概率。同样在考虑手部有汗液的影响的情况下，也会有同样的有益效果。另外，由于此微米级阵列的存在，会有结构色产生，同时增加了电子设备的美观性，在局部存在相应的结构的情况下，由于反光性质不同，会出现相应的文字。其表面结构和图案和指纹相关，可以针对不同的用户进行个性化设计。
附图说明
图1为本发明中实施例1的剖面示意图；
图2为本发明中实施例3的截面面示意图；
图3为本发明中微米级阵列按照指纹形式排列示意图；
图4为本发明的设计结构示意图。
图中：1-末端，2-根部，3-等效轴线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细阐述。
实施例1
如图1所示，用于手持电子设备表面的仿生防滑设计的剖面图，选择3D打印增材制造的方法来制造这种用于手持电子设备表面防滑的仿生设计，选择玻璃作为制造材料。选择圆柱作为单元构成微米级阵列，其等效轴线与阵列所在平面呈60°。每个单元的末端设计为圆形，每个单元的直径为150微米，每个单元的高度是10微米，每个单元轴线之间的间隔是160微米。阵列呈四方排列在设备表面，在设备表面局部分布，微米级阵列中每个单元沿轴线方向从末端到根部不存在材料模量梯度。
使用自制的粘附力测试装置，在4毫牛的负载下，使用直径为4毫米的红宝石作为接触探头进行粘附力和摩擦力测试。
光滑设备表面：粘附力为5千帕，摩擦力为10千帕。
具有该仿生设计的表面：粘附力22千帕，摩擦力为27千帕。
经过500次重复测试后的具有该仿生设计的表面：粘附力为21千帕，摩擦力为25千帕。
通过测试结果可知，该仿生设计的存在，显著提高了摩擦力，使该种表面的防滑性能更好，可以显著地提高电子设备的安全性。同时，在存在微米级结构的部位，由于其反光性质的不同，在可见光下可以显现不同的颜色，使其更加的美观，经过重复测试后，摩擦力和粘附力基本保持，说明该种仿生设计的强度和耐磨损性较好。
实施例2
选择电子束刻蚀的方法来制造这种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计，选择合金作为制造材料。选择圆柱作为单元构成微米级阵列，其等效轴线与阵列所在平面呈60°。每个单元的末端设计为圆形，每个单元的直径为150微米，每个单元的高度是10微米，每个单元轴线之间的间隔是160微米。阵列呈四方排列在设备表面，在设备表面的分布率为局部分布，微米级阵列中每个单元沿轴线方向从末端到根部不存在材料模量梯度。
使用自制的粘附力测试装置，在4毫牛的负载下，使用直径为4毫米的红宝石作为接触探头进行粘附力和摩擦力测试，测试过程中，将2微升去离子水滴于测试位置。
光滑设备表面：粘附力为0千帕，摩擦力为2千帕。
具有该仿生设计的表面：粘附力10千帕，摩擦力为24千帕。
经过500次重复测试后的具有该仿生设计的表面：粘附力为10千帕，摩擦力为24千帕。
通过测试结果可知，该仿生设计的存在，显著提高了摩擦力，使该种表面的防滑性能更好，可以显著地提高电子设备的安全性。同时，在存在微米级结构的部位，由于其反光性质的不同，在可见光下可以显现不同的颜色，使其更加的美观，经过重复测试后，摩擦力和粘附力基本保持，说明该种仿生设计的强度和耐磨损性较好，由于有液体的存在，在光滑表面，粘附力与摩擦力大幅度下降，而在具有该仿生设计的表面，摩擦力几乎不受影响，该种情况说明，在电子设备的使用过程中，即使用户的手部存在一定的汗液，其防滑性能也不会受影响。
实施例3
如图2所示，另一种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计的截面图，选择模具法来制造这种用于手持电子设备表面防滑的仿生设计，选择橡胶作为制造材料。选择四棱柱作为单元构成微米级阵列，其等效轴线与阵列所在平面呈30°。每个单元的末端设计为四边形，每个单元横截面积的有效长度为150微米，每个单元的高度是10微米，每个单元轴线之间的间隔是160微米。微米级结构排列方式如图2所示，在设备表面的分布率为局部分布，微米级阵列中每个单元沿轴线方向从末端到根部不存在材料模量梯度。
使用自制的粘附力测试装置，在4毫牛的负载下，使用直径为4毫米的红宝石作为接触探头进行粘附力和摩擦力测试。
光滑设备表面：粘附力为5千帕，摩擦力为10千帕。
具有该仿生设计的表面：粘附力23千帕，摩擦力为28千帕。
经过500次重复测试后的具有该仿生设计的表面：粘附力为22千帕，摩擦力为25千帕。
通过测试结果可知，该仿生设计的存在，显著提高了摩擦力，使该种表面的防滑性能更好，可以显著地提高电子设备的安全性。同时，在存在微米级结构的部位，由于其反光性质的不同，在可见光下可以显现不同的颜色，使其更加的美观，图案的整体设计呈“H”形，可以通过该结构设计显现文字。到在经过重复测试后，摩擦力和粘附力基本保持，说明该种仿生设计的强度和耐磨损性较好。
本发明未涉及部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法，其特征在于：所述仿生防滑设计是置于手持电子设备表面或者保护套上的采用类指纹结构设计的仿指纹微米级阵列或图案；
所述的仿指纹微米级阵列或图案为微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列或微米级凹坑结构阵列中任一种或者多种的组合；
所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的每个单元横截面的有效直径是30～400微米，每个单元的有效高度是10～50微米，每个单元之间的有效间隔距离是10～400微米；
所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的每个结构单元，沿轴线方向存在材料模量梯度，所述材料模量梯度的末端模量大于根部；
所述仿指纹微米级阵列或图案的结构单元可通过四方排列、六方排列或不规则排列中的任一种或多种方式形成阵列以及特定图案，所述仿指纹微米级阵列或图案在设备表面的分布为局部或全覆盖；
所述微米级点状凸起结构阵列、微米级点状凹坑结构阵列、微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构阵列中的单个结构单元，其等效轴线与阵列所在平面呈0～60°范围内的任意角度；
所述每个结构单元的末端为平面、球冠形、半球形、伞形或凹坑形中的任一种或几种组合。
2.根据权利要求1所述的用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法，其特征在于：所述材料模量梯度中的材料为玻璃、塑料、陶瓷、橡胶、金属或合金中的任一种或几种组合。
3.根据权利要求1或2所述的用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法，其特征在于：所述的微米级点状凸起结构阵列和微米级点状凹坑结构阵列中的结构为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或多边形柱子中的任一种或多种形状组合；所述柱子为棱柱、棱台或棱锥中的任一种或多种形状组合；所述的微米级条状凸起结构阵列和微米级凹坑结构中的结构为直线、不规则折线、弧线或曲线中的任一种或多种组合。
4.根据权利要求3所述的用于手持电子设备表面的仿生防滑设计方法，其特征在于：所述仿指纹微米级阵列或图案的微米级结构单元的制备通过刻蚀、模具法或增材制造中的一种或者多种方法的组合来实现。
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