CN111562847B - 一种阵列式自供电织物键盘的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,首先,制备前驱体溶液、导电墨水,选取织物b、金属箔片;将织物b浸泡于前驱体溶液半分钟后取出,将其平铺在金属箔片表面;然后,将导电墨水装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,操作气动式微滴按需喷射系统将导电墨水逐滴打印在织物b表面,打印多次得到电极,制备多个电极;采用导电银浆将电极与导线进行粘结,选取适宜织物a和织物c,将织物a、带有N个电极的织物b和织物c从上至下依次采用织物胶水粘接,得到阵列式自供电织物键盘。本发明一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,解决了现有的织物键盘成本高、难以自供电,静态功耗大的问题。
Description
技术领域
本发明属于柔性可穿戴电子器件技术领域,具体涉及一种阵列式自供电织物键盘的制造方法。
背景技术
随着物联网技术的快速发展,传感器、通信模块、微型计算机等多种电子设备集成到在织物基板上,形成了各式各样的可穿戴电子设备。键盘在电子纺织品中作为人机交互设备最重要的部件,需要满足各种各样的要求,如良好的耐磨性,与织物良好的结合度、低成本和低功耗等。
传统柔性键盘的制造方法主要是采用电阻式传感器和电容式传感器的原理,借助针织、刺绣和织造的方式在织物表面设置电阻式或者电容式传感器,通过敲击电阻式或者电容式传感器输出电压信号,形成柔性织物键盘。但是传统方法制造的织物键盘成本高,且织物键盘自身难以自供电,静态功耗问题较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,解决了现有的织物键盘制造成本高、难以自供电,静态功耗大的问题。
本发明所采用的一种技术方案是,一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液
将原料A溶于工业蒸馏水,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到前驱体溶液,备用;
步骤2、制备导电墨水
将原料B溶于工业蒸馏水,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到导电墨水,备用;
步骤3、选取适宜织物b,将织物b浸泡于前驱体溶液半分钟后取出,将其平铺在金属箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;
步骤4、将导电墨水装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水喷出,并沉积在织物b的设定位置上,打印沉积6~10次后取下金属箔片;
步骤5、取出打印沉积后的织物b,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b,即得到电极;
步骤6、采用导电银浆将电极与导线进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到N个电极;
步骤8、选取适宜织物a和织物c,将织物a、带有N个电极的织物b和织物c从上至下依次采用织物胶水粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘。
本发明的特点还在于:
织物a为羊毛织物、聚酯织物或纯棉织物,织物b为纯棉或涤棉织物,织物c为棉织物、涤棉织物或无纺布。
金属箔片为铜箔片、锌箔片或锡箔片。
原料A和工业蒸馏水的质量比为0.2~0.3:1,原料A为抗坏血酸、柠檬酸或者草酸,前驱体溶液的质量体积浓度为20%w/v~30%w/v。
原料B和工业蒸馏水的质量比为0.5~0.9:1,原料B为硝酸银、硫酸银或氯化银,导电墨水的质量体积浓度为50%w/v~90%w/v。
步骤4中,二维运动控制平台的运动参数为:
X轴运动速度为3~5mm/s,Y轴点距0.7~1.2mm。
步骤5中,加热处理的温度为80℃~100℃,时间为8~10min。
步骤6中,加热处理的温度为100℃~120℃,时间为20~40min。
电极的阵列为键盘的按键阵列,电极与织物a相接触。
本发明的有益效果是:
本发明一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,以化学性质稳定且与人体接触性良好的织物作为基底,采用微滴喷射技术与化学原位沉积技术相结合的方法在织物基底上制备导电性能优异的银涂层作为单电极,选用非导电织物羊毛作为电介质层,采用织物胶水将基底、阵列电极和电介质层粘贴在一起,利用摩擦纳米发电机原理,通过感应人体的电信号,并输出给电脑或者手机等设备;本发明一种阵列式自供电织物键盘,结构简单、制造成本低,与人体接触舒适性良好,且不需要外部电源给键盘供电,解决了传统织物键盘受限于外接电源、制造成本高、难以自供电,静态功耗大的问题,还提高了织物键盘的实用价值,推动了可穿戴电子纺织品人机交互设备的发展。
附图说明
图1是本发明一种阵列式自供电织物键盘的制造方法的流程图;
图2是本发明一种阵列式自供电织物键盘的结构示意图;
图3是本发明一种阵列式自供电织物键盘的电压波形图。
图中,1.织物a,2.织物b,3.织物c,4.前驱体溶液,5.导电墨水,6.电极7.金属箔片,8.导线,9.织物胶水。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明涉及一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,如图1所示,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将原料A溶于工业蒸馏水,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到前驱体溶液4,备用;
其中,原料A和工业蒸馏水的质量比为0.2~0.3:1,原料A为抗坏血酸、柠檬酸或者草酸,前驱体溶液4的质量体积浓度为20%w/v~30%w/v;
步骤2、制备导电墨水5
将原料B溶于工业蒸馏水,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到导电墨水5,备用;
其中,原料B和工业蒸馏水的质量比为0.5~0.9:1,原料B为硝酸银、硫酸银或氯化银,导电墨水5的质量体积浓度为50%w/v~90%w/v;
步骤3、选取适宜织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在金属箔片7表面,排除气泡,使其完全贴合;
其中,织物b2为纯棉或涤棉织物,金属箔片7为铜箔片、锌箔片或锡箔片;金属箔片7在使用前先采用1000目或1500目砂纸进行打磨处理;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积6~10次后取下金属箔片7;其中,二维运动控制平台的型号为MC600,运动参数为:X轴运动速度为3~5mm/s,Y轴点距0.7~1.2mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;其中,加热处理的温度为80℃~100℃,时间为8~10min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;其中,加热处理的温度为100℃~120℃,时间为20~40min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到N个电极6;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有N个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,如图2所示;
其中,织物a1为羊毛织物、聚酯织物或纯棉织物,织物c3为棉织物、涤棉织物或无纺布;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6的阵列为键盘的按键阵列,电极6与织物a1相接触。
实施例1
一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将抗坏血酸和工业蒸馏水以质量比为0.24:1混合均匀,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到质量体积浓度为24%w/v的前驱体溶液4,备用;
步骤2、制备导电墨水5
将硝酸银和工业蒸馏水以质量比为0.5:1混合均匀,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到质量体积浓度为50%w/v的导电墨水5,备用;
步骤3、选取规格为长×宽为50mm×50mm的织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在铜箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;织物b2为纯棉;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积6次后取下铜箔片;其中,二维运动控制平台的运动参数为:X轴运动速度为4mm/s,Y轴点距0.8mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;加热处理的温度为100℃,时间为8min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;加热处理的温度为120℃,时间为30min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到9个电极6,电极6的阵列为九宫格阵列;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有9个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,其中,织物a1为羊毛织物,织物c3为涤棉织物;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6与织物a1相接触。
实施例2
一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将抗坏血酸和工业蒸馏水以质量比为0.2:1混合均匀,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到质量体积浓度为20%w/v的前驱体溶液4,备用;
步骤2、制备导电墨水5
将硝酸银和工业蒸馏水以质量比为0.6:1混合均匀,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到质量体积浓度为60%w/v的导电墨水5,备用;
步骤3、选取规格为长×宽为50mm×50mm的织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在锌箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;织物b2为涤棉织物;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积7次后取下锌箔片;其中,二维运动控制平台的运动参数为:X轴运动速度为4mm/s,Y轴点距0.8mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;加热处理的温度为80℃,时间为9min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;加热处理的温度为100℃,时间为40min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到9个电极6,电极6的阵列为九宫格阵列;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有9个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,其中,织物a1为聚酯织物,织物c3为棉织物;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6与织物a1相接触。
实施例3
一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将抗坏血酸和工业蒸馏水以质量比为0.28:1混合均匀,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到质量体积浓度为28%w/v的前驱体溶液4,备用;
步骤2、制备导电墨水5
将硝酸银和工业蒸馏水以质量比为0.7:1混合均匀,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到质量体积浓度为70%w/v的导电墨水5,备用;
步骤3、选取规格为长×宽为50mm×50mm的织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在锡箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;织物b2为纯棉织物;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积8次后取下锡箔片;其中,二维运动控制平台的运动参数为:X轴运动速度为4mm/s,Y轴点距0.8mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;加热处理的温度为90℃,时间为10min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;加热处理的温度为110℃,时间为25min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到9个电极6,电极6的阵列为九宫格阵列;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有9个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,其中,织物a1为羊毛织物,织物c3为涤棉织物;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6与织物a1相接触。
实施例4
一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将柠檬酸和工业蒸馏水以质量比为0.3:1混合均匀,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到质量体积浓度为30%w/v的前驱体溶液4,备用;
步骤2、制备导电墨水5
将硫酸银和工业蒸馏水以质量比为0.8:1混合均匀,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到质量体积浓度为80%w/v的导电墨水5,备用;
步骤3、选取规格为长×宽为50mm×50mm的织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在铜箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;织物b2为纯棉织物;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积9次后取下铜箔片;其中,二维运动控制平台的运动参数为:X轴运动速度为3mm/s,Y轴点距0.7mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;加热处理的温度为85℃,时间为10min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;加热处理的温度为105℃,时间为35min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到9个电极6,电极6的阵列为九宫格阵列;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有9个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,其中,织物a1为羊毛织物,织物c3为涤棉织物;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6与织物a1相接触。
实施例5
本发明一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液4
将草酸和工业蒸馏水以质量比为0.3:1混合均匀,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到质量体积浓度为30%w/v的前驱体溶液4,备用;
步骤2、制备导电墨水5
将氯化银和工业蒸馏水以质量比为0.9:1混合均匀,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到质量体积浓度为90%w/v的导电墨水5,备用;
步骤3、选取规格为长×宽为50mm×50mm的织物b2,将织物b2浸泡于前驱体溶液4半分钟后取出,将其平铺在铜箔片表面,排除气泡,使其完全贴合;织物b2为涤棉织物;
步骤4、将导电墨水5装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,气动式微滴按需喷射系统的喷嘴孔为155μm,供气压力为0.1MPa、脉冲宽度为1.953ms;
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水5喷出,并沉积在织物b2的设定位置上,打印沉积10次后取下铜箔片;其中,二维运动控制平台的运动参数为:X轴运动速度为5mm/s,Y轴点距1.2mm;
步骤5、取出打印沉积后的织物b2,采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b2置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b2,即得到电极6;加热处理的温度为95℃,时间为8min;
步骤6、采用导电银浆将电极6与导线8进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;加热处理的温度为115℃,时间为20min;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到9个电极6,电极6的阵列为九宫格阵列;
步骤8、选取适宜织物a1和织物c3,将织物a1、带有9个电极6的织物b2和织物c3从上至下依次采用织物胶水9粘接,得到一种阵列式自供电织物键盘,其中,织物a1为纯棉织物,织物c3为无纺布;织物a1、织物c3均与织物b2的规格相同,电极6与织物a1相接触。
综上,实施例1为本发明的最佳实施例,本发明利用纳米摩擦发电机原理实现了自供电,无需外接电源供电,具有无功耗,静态功耗低的优点,且采用织物结构大大降低了制造成本,同时还具有较好的柔性。
本发明一种阵列式自供电织物键盘,工作原理:
手指与羊毛织物接触后,手指带负电荷,羊毛织物带正电荷,通过按压织物a1和织物b2,即上中层接触,此时正负电荷平衡,形成负电流,同时织物b2的电极6上的负电荷向下层即织物c3移动,负电流经电极6由导线8输出;手指放开后,织物a1和织物b2两层分离,负电荷从织物c3反向流入织物b2,并与织物b2的电极6上的正电荷平衡,形成正电流,正电流经电极6由导线8输出;通过不断地触摸织物a1和放开,形成有效的输出电压信号;对输出电压信号进行处理后可以实现阵列式自供电织物键盘与外接设备之间的控制。
本发明一种阵列式自供电织物键盘,使用方法:
本发明一种阵列式自供电织物键盘的导线8通过DAQ板接入到计算机USB端口,触摸阵列式自供电织物键盘输出电压信号,通过信号处理后去除干扰信号得到模拟信号,将模拟信号转换为计算机可识别的数字信号,实现对音乐软件播放/暂停的简单控制,以及字母的输入,即通过触摸单个电极6点击一次计算机显示A,连续触摸两次计算机显示B,连续触摸三次计算机显示C;在电极6的对应位置按照相同触摸方式即可显示剩余的拉丁字母。
将本发明一种阵列式自供电织物键盘接线端接入LCR精密电桥测试仪,连续按压一个电极6四次,测量其电压值的变化情况,如图3所示,测量数据见表1:
表1、本发明一种阵列式自供电织物键盘的电压数据
T/(s) | 7.82 | 7.99 | 8.16 | 8.33 | 8.5 | 8.67 | 8.84 | 9.01 | 9.18 |
V/(mv) | 0.001 | 0.082 | 0.156 | 1.09 | 1.917 | 2.717 | 3.136 | 3.554 | 3.784 |
T/(s) | 9.35 | 9.52 | 9.69 | 9.86 | 10.03 | 10.2 | 10.54 | 10.88 | 11.05 |
V/(mv) | 3.911 | 3.91 | 3.65 | 2.965 | 1.511 | 0.406 | 0.233 | 0.125 | 0.08 |
T/(s) | 11.39 | 11.73 | 11.9 | 12.07 | 12.24 | 12.41 | 12.58 | 12.75 | 12.92 |
V/(mv) | 0.04 | 0.008 | 0.136 | 0.32 | 1.225 | 2.256 | 3.63 | 3.565 | 3.645 |
T/(s) | 13.09 | 13.26 | 13.43 | 13.6 | 13.77 | 13.94 | 14.11 | 14.62 | 14.96 |
V/(mv) | 3.666 | 3.409 | 2.888 | 2.298 | 1.152 | 0.098 | 0.113 | 0.092 | 0.002 |
T/(s) | 15.13 | 15.3 | 15.47 | 15.64 | 15.81 | 15.98 | 16.15 | 16.32 | 16.49 |
V/(mv) | 0.091 | 0.107 | 1.12 | 2.267 | 3.253 | 3.763 | 3.979 | 4.008 | 3.84 |
T/(s) | 16.66 | 16.83 | 17 | 17.17 | 17.34 | 17.51 | 17.68 | 17.85 | 18.02 |
V/(mv) | 2.259 | 1.151 | 1.092 | 0.18 | 0.012 | 0.002 | 0.05 | 0.043 | 1.247 |
T/(s) | 18.19 | 19.36 | 18.53 | 19.04 | 19.38 | 19.55 | 19.72 | 19.89 | 20.16 |
V/(mv) | 2.143 | 3.011 | 3.499 | 3.946 | 3.895 | 3.043 | 2.373 | 1.262 | 0.099 |
T/(s) | 20.23 | ||||||||
V/(mv) | 0.009 |
由图3、表1可知,通过手指接触本发明的阵列式自供电织物键盘后,上层织物a1与织物b的电极6接触形成纳米摩擦发电机,即手指与羊毛织物接触后,手指带负电荷,羊毛织物带正电荷,通过按压织物a1和织物b2,即上中层接触,此时正负电荷平衡,形成负电流,同时织物b2的电极6上的负电荷向下层即织物c3移动,负电流经电极6由导线8输出;手指放开后,织物a1和织物b2两层分离,负电荷从织物c3反向流入织物b2,并与织物b2的电极6上的正电荷平衡,形成正电流,正电流经电极6由导线8输出;通过不断地触摸织物a1和放开,形成有效的输出电压信号。
连续接触4次输出电压幅值依次为3.911mv、3.666mv、4.008mv及3.895mv,响应时间依次为2.04s、2.55s、2.38s及2.65s,说明本发明一种阵列式自供电织物键盘可以很好地利用纳米摩擦发电机原理产生电压,且具备自供电的基本功能,而且其输出电压幅值稳定,响应迅速且时间差异性小;也说明了本发明一种阵列式自供电织物键盘具有抗干扰性强和重复性良好的特点,而且对输出电压信号进行处理后可以实现阵列式自供电织物键盘与外接设备之间的控制;本发明制备的阵列式自供电织物键盘无任何静态功耗,解决了现有的织物键盘难以自供电,静态功耗大的问题。
Claims (9)
1.一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1、制备前驱体溶液(4)
将原料A溶于工业蒸馏水,在酒精灯上加热直到完全溶解,过滤后得到前驱体溶液(4),备用;
步骤2、制备导电墨水(5)
将原料B溶于工业蒸馏水,搅拌均匀使其充分溶解后过滤,得到导电墨水(5),备用;
步骤3、选取适宜织物b(2),将织物b(2)浸泡于前驱体溶液(4)半分钟后取出,将其平铺在金属箔片(7)表面,排除气泡,使其完全贴合;
步骤4、将所述导电墨水(5)装入气动式微滴按需喷射系统的试管中,设置二维运动控制平台的运动参数,气动式微滴按需喷射系统与二维运动控制平台均与控制器相连接,
控制器控制二维运动控制平台按照设定轨迹相对于试管移动,同时控制喷头中的导电墨水(5)喷出,并沉积在织物b(2)的设定位置上,打印沉积6~10次后取下金属箔片(7);
步骤5、取出打印沉积后的织物b(2),采用工业蒸馏水对其进行清洗,然后置于无水乙醇中浸泡,取出织物b(2)置于恒温加热炉内进行加热处理,得到带有导电涂层的织物b(2),即得到电极(6);
步骤6、采用导电银浆将电极(6)与导线(8)进行粘结,并引出,然后置于恒温加热炉内进行加热处理,固化导电银浆;
步骤7、重复步骤3~步骤6,得到N个电极(6);
步骤8、选取适宜织物a(1)和织物c(3),将织物a(1)、带有N个电极(6)的织物b(2)和织物c(3)从上至下依次采用织物胶水(9)粘接,得到所述一种阵列式自供电织物键盘;
所述原料A为抗坏血酸、柠檬酸或者草酸;
所述原料B为硝酸银、硫酸银或氯化银。
2.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,所述织物a(1)为羊毛织物、聚酯织物或纯棉织物,所述织物b(2)为纯棉或涤棉织物,所述织物c(3)为棉织物、涤棉织物或无纺布。
3.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,所述金属箔片(7)为铜箔片、锌箔片或锡箔片。
4.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,所述原料A和工业蒸馏水的质量比为0.2~0.3:1,所述前驱体溶液(4)的质量体积浓度为20%w/v~30%w/v。
5.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,所述原料B和工业蒸馏水的质量比为0.5~0.9:1,所述导电墨水(5)的质量体积浓度为50%w/v~90%w/v。
6.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,步骤4中,所述二维运动控制平台的运动参数为:
X轴运动速度为3~5mm/s,Y轴点距0.7~1.2mm。
7.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,步骤5中,所述加热处理的温度为80℃~100℃,时间为8~10min。
8.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,其特征在于,步骤6中,所述加热处理的温度为100℃~120℃,时间为20~40min。
9.如权利要求1所述的一种阵列式自供电织物键盘的制造方法,所述电极(6)的阵列为键盘的按键阵列,所述电极(6)与织物a(1)相接触。
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