CN114656585B - 一种触摸屏及其制备方法与应用 - Google Patents
一种触摸屏及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114656585B CN114656585B CN202210316020.4A CN202210316020A CN114656585B CN 114656585 B CN114656585 B CN 114656585B CN 202210316020 A CN202210316020 A CN 202210316020A CN 114656585 B CN114656585 B CN 114656585B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- touch screen
- ion conductive
- solid
- conductive elastomer
- touch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 22
- FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound CCOCCOCCOC(=O)C=C FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- KBLWLMPSVYBVDK-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1CCCCC1 KBLWLMPSVYBVDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- QFNYOIKHNYCFRG-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenoxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOC1=CC=CC=C1 QFNYOIKHNYCFRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- GCTPMLUUWLLESL-UHFFFAOYSA-N benzyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC1=CC=CC=C1 GCTPMLUUWLLESL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 31
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- BFSVOASYOCHEOV-UHFFFAOYSA-N 2-diethylaminoethanol Chemical compound CCN(CC)CCO BFSVOASYOCHEOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011532 electronic conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 101000609947 Homo sapiens Rod cGMP-specific 3',5'-cyclic phosphodiesterase subunit alpha Proteins 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 102100039177 Rod cGMP-specific 3',5'-cyclic phosphodiesterase subunit alpha Human genes 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- -1 however Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920001977 poly(N,N-diethylacrylamides) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910001251 solid state electrolyte alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
- C08F220/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
- C08F220/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
- C08F220/1806—C6-(meth)acrylate, e.g. (cyclo)hexyl (meth)acrylate or phenyl (meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/43—Compounds containing sulfur bound to nitrogen
- C08K5/435—Sulfonamides
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
本发明公开了一种触摸屏及其制备方法与应用。所述触摸屏包括全固态离子导电弹性体，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括聚合单体和锂盐，其中，所述聚合单体包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸‑2‑苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸环己基酯或丙烯酸苯甲酯中的至少两种。本发明中的全固态离子导电弹性体采用低玻璃化温度的单体制备得到，具有较低的玻璃化温度，所得的触摸屏可在低温下使用，在低温下具有较高的电导率。
Description
技术领域
本发明属于触控技术领域，具体涉及一种触摸屏及其制备方法与应用。
背景技术
触摸屏的开发基于多种传感方式，包括电阻式、电容式、电压式、光学式和表面声波式等，其中电阻式和电容式已被广泛用于智能手机、电脑、售票机、销售点终端和信息查询系统等电子设备中。传统的电阻式和电容式触摸屏大多使用氧化铟锡(ITO)作为透明导电膜(TCFs)，因为它具有良好的导电性和高透光率。然而，下一代触摸屏的开发需要可拉伸性、柔软性、可折叠性、环境稳定性和自我修复等特点，以便与人体结合。ITO的刚性和脆性限制了基于ITO的触控板在下一代触控板中的应用。替代传统触摸屏的电子导体，如导电聚合物、金属氧化物、碳纳米管、石墨烯、金属纳米线已被投资，它们结合了拉伸性和透光性。然而，由于高杨氏模量，这些材料容易受到不可逆的损害，当这些材料被大应变拉伸时，其阻力将急剧增加。此外，使用水凝胶或离子凝胶的离子导体的具有超高拉伸性的触摸屏，然而，水凝胶通常有固有的限制，如环境稳定性，水凝胶或有机凝胶在高温下或在室温下长期储存后，由于液体溶剂的脱水或蒸发而产生的不稳定性会严重恶化其离子传导性和伸展性，并导致它们不能很好地粘附在其他材料上。
离子导电弹性体，具有高度的可伸展性、自愈性和环境稳定性，其通过聚合物链的离子传输实现导电性，可以作为离子导体。因此，离子导电弹性体有望成为下一代触摸屏的理想材料。然而，现今离子导电弹性体通常在常温或较高温度下，具有较好的导电性能，而在低温状态下无导电性或导电性差，从而限制了其在触摸屏中的应用。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种触摸屏，可在较低温度下应用的特点。
本发明还提出一种上述触摸屏的制备方法。
本发明还提出上述触摸屏的应用。
本发明的第一方面，提出了一种触摸屏，包括全固态离子导电弹性体，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括聚合单体和锂盐，其中，所述聚合单体包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸环己基酯或丙烯酸苯甲酯中的至少两种。
其中，丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯简称：DEEA；丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯简称：PDEA；丙烯酸环己基酯简称：CHA；丙烯酸苯甲酯简称：BZA。
根据本发明实施例的触摸屏，至少具有以下有益效果：本发明中的全固态离子导电弹性体的制备原料包括低玻璃化温度的聚合单体和锂盐，通过聚合制备得到全固态离子导电弹性体，具有较低的玻璃化温度。所得的触摸屏可在低温下使用，在低温下具有较高的电导率，如本发明中的实施例中触摸屏在-30℃温度下的电导率高达1e-6S/m。
本发明中的触摸屏可在较宽温度范围内(-20～60℃)正常使用，包括书写文字，绘制图形、玩电脑游戏及控制外部设备等，并且能在保存于高温(如60℃)及低温(如-20℃)环境中一段时间后正常工作，能够在拉伸后使用。
同时，本发明触摸屏采用了表面电容式触控系统，在较大的温度范围内(-20～60℃)表现出稳定的自修复感应特性。在低温(如-20℃)、高温(如60℃)和高低温循环(-60～200℃)后的室温下，触摸屏在原始状态和切割愈合状态下都表现出了书写文字、绘制图形、玩电脑游戏和控制外部设备的功能。
本发明公开的触摸屏中的全固态离子导电弹性体，具有高度的可拉伸性(单轴应变可达997％)、较好的透明性(0.5mm厚的薄膜对可见光有93％以上的透过率)、优秀的抗冻性(玻璃化温度可低至约-48℃)、热稳定性好(可在200℃下具有较好热稳定性)和可自愈的性能。
相比较通常的替代传统触摸屏的电子导体，如导电聚合物、金属氧化物、碳纳米管、石墨烯和金属纳米线等材料，本发明中触摸屏采用的全固态离子导电弹性体提高了拉伸性，自愈合能力；相比较水凝胶、有机凝胶及离子凝胶，本发明提高了环境稳定性。
在本发明的一些实施方式中，所述聚合单体包括聚合单体Ⅰ和聚合单体Ⅱ，其中，所述聚合单体Ⅰ包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯或丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯中的至少一种，所述聚合单体Ⅱ包括丙烯酸环己基酯或丙烯酸苯甲酯中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸环己基酯和锂盐。
通过上述实施方式，得到的全固态离子导电弹性体，其玻璃化温度可约为-48℃。则，触控屏可在较宽的温度范围内使用(-20～60℃)，应用范围广。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和所述丙烯酸环己基酯的摩尔比值为(1.5～4)：(6～8.5)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和所述丙烯酸环己基酯的摩尔比值为(2.5～3.5)：(6.5～7.5)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和所述丙烯酸环己基酯的摩尔比值为(1.5～3)：(7～8.5)。
在本发明的一些实施方式中，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸苯甲酯和锂盐。
在本发明的一些实施方式中，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸环己基酯和锂盐。
在本发明的一些实施方式中，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸苯甲酯和锂盐。
在本发明的一些实施方式中，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为0.1～3mol/L。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为0.5～3mol/L。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为1～3mol/L。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为0.5～2mol/L。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
在本发明的一些实施方式中，所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
其中，双三氟甲烷磺酰亚胺锂简称：LiTFSI。
在本发明的一些实施方式中，所述触摸屏的厚度为0.5～5mm。
在本发明的一些实施方式中，所述触摸屏的玻璃化温度为-57～33℃。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述触摸屏的玻璃化温度为-49～10℃。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述触摸屏的玻璃化温度为-49～(-10)℃。
在本发明的一些实施方式中，所述制备原料还包括光引发剂。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述光引发剂于所述制备原料中的摩尔浓度为0.005～0.006mol/L。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述光引发剂包括二苯甲酮。
其中，二苯甲酮简称：BP。
本发明的第二方面，提出了上述触摸屏的制备方法，包括全固态离子导电弹性体的制备步骤：将聚合单体、锂盐及光引发剂的混合物光聚合，得到全固态离子导电弹性体；其中，所述聚合单体包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸-2-苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸环己基酯或丙烯酸苯甲酯中的至少两种。
在本发明的一些实施方式中，所述触摸屏为所述全固态离子导电弹性体。
全固态离子导电弹性体可以直接用作触摸屏。
在本发明的一些实施方式中，所述全固态离子导电弹性体的制备步骤具体包括：
S1，将锂盐、光引发剂与聚合单体混合，得到混合物；
S2，将所述混合物移至模具中，光聚合，得到所述全固态离子导电弹性体。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S1中，采用离心混合的方式将锂盐、光引发剂与聚合单体混合，得到混合物。
通过上述实施方式，离心混合可去除气泡，提高得到全固态离子导电弹性体的性能。
所述模具的紫外光透光率大于等于95％。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述模具为玻璃模具。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在步骤S1中，离心混合的条件为转速2000～3000rpm，离心时间为2～4min。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S2中，所述光聚合的光照条件为波长350～380nm，光强为4.5～5.5mW/cm2。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在步骤S2中，所述光聚合的光照条件为波长365nm，光强约为5mW/cm2。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S2中，所述光聚合的光照时间为8-12h。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在步骤S2中，所述光聚合的光照时间为10h。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S2中，所述光聚合在氮气环境下进行，所述氮气环境的氧浓度小于0.01ppm。
本发明的第三方面，提出了一种电子器件，所述电子器件包括上述触摸屏。
本发明的第四方面，提出了上述触摸屏在触控技术领域中的应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明中实施例2的触摸屏中全固态离子导电弹性体的制备原理示意图；
图2为本发明中实施例2的触摸屏中全固态离子导电弹性体的核磁共振氢谱图；
图3为本发明中实施例2的触摸屏中全固态离子导电弹性体于不同温度下单轴拉伸性能测试结果图；图4为本发明中实施例1～3及对比例1得到的触摸屏的疏水性测试结果图；
图5为本发明中实施例1～3及对比例1得到的触摸屏中全固态离子导电弹性体的玻璃化温度测试结果图；
图6为本发明中实施例1～3及对比例1得到的触摸屏的热稳定分析结果图；
图7为本发明中实施例1～2的触摸屏于不同湿度下重量变化结果图；
图8为本发明中实施例2的触摸屏稳定性分析结果图；
图9为本发明中实施例2的触摸屏中触控位点分布示意图；
图10为本发明中实施例2的触摸屏于-20℃下的触控测试结果图；
图11为本发明中实施例2的触摸屏于25℃下的触控测试结果图；
图12为本发明中实施例2的触摸屏于60℃下的触控测试结果图；
图13为本发明中实施例2的触摸屏于-30～120℃下的电导率测试结果图；
图14为本发明中实施例2的触摸屏透明度测试结果图；
图15为本发明中实施例2的触摸屏触控测试原理图示意一；
图16为本发明中实施例2的触摸屏触控测试原理图示意二；
图17为本发明中实施例2的触摸屏触控原理示意图；
图18为本发明中实施例2的触摸屏触控效果图；
图19为本发明中实施例2的触摸屏穿戴效果图；
图20为本发明中实施例2的触摸屏穿戴触控效果图(写字)；
图21为本发明中实施例2的触摸屏穿戴触控效果图(弹钢琴游戏)；
图22为本发明中实施例2的触摸屏穿戴触控效果图(玩其他小游戏)。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开了一种触摸屏，厚度约为1.5mm，包括全固态离子导电弹性体，制备原理示意图如图1所示，其制备过程包括：
(Ⅰ)DEEA和CHA的单体在室温下混合，得到聚合单体混合物，聚合单体混合物的组成F＝0.2，其中，F指的是DEEA在共聚物中的摩尔分数；
(Ⅱ)将LiTFSI粉末和光引发剂(photo-initiator)二苯甲酮(BP)溶解在聚合单体混合物中，形成透明的溶液；其中，在透明的溶液中，BP的摩尔浓度为0.0052mol/L，LiTFSI的摩尔浓度C为1.0mol/L；
(Ⅲ)将步骤(Ⅱ)得到的透明的溶液用离心机(2500rpm，3分钟)进行混合，以去除气泡，得到混合物；
(Ⅳ)将步骤(Ⅲ)得到的混合物倒入由两块玻璃板组成的模具中进行光聚合(模具的紫外光透光率大于等于95％)，玻璃板之间由1.5毫米厚的氟橡胶间隔物隔开；聚合是在氮气环境下手套箱重(氧浓度＜0.01ppm)，在紫外线(波长365nm，光强约5mW/cm2)下从玻璃模具的两边照射10小时进行光聚合的，得到全固态离子导电弹性体，即得到触摸屏。
本实施例还公开了一种电子器件，包括本实施例制备得到的触摸屏。
实施例2
本实施例公开了一种触摸屏，其与实施例1的不同之处在于：步骤(Ⅱ)中，在透明的溶液中，LiTFSI的摩尔浓度C为2.0mol/L。
实施例3
本实施例公开了一种触摸屏，其与实施例1的不同之处在于：步骤(Ⅱ)中，在透明的溶液中，LiTFSI的摩尔浓度C为3.0mol/L。
对比例1
本对比例公开了一种触摸屏，其与实施例1的不同之处在于：步骤(Ⅱ)中，在透明的溶液中，LiTFSI的摩尔浓度C为0mol/L。
试验例
本试验例测试了实施例及对比例得到的触摸屏进行了性能测试，具体为：
(1)对实施例2中得到的触摸屏中的全固态离子导电弹性体进行了核磁共振氢谱测试，测试结果如图2所示。
图2中，1H-NMR谱图中的δ＝2.7,3.6,4.3(b,a,c)，分别对应于单体DEEA中的三个质子的化学位移，其他信号峰也对应共聚物(DEEA-co-CHA)的化学位移，表明共聚物P(DEEA-co-CHA)合成成功。
(2)对实施例2得到的触摸屏中的全固态离子导电弹性体进行拉伸性能测试，单轴拉伸性能测试结果如图3所示，测试拉伸性能分别为-20℃、25℃、60℃；
由图3可知，全固态离子导电弹性体具有高度的可拉伸性，单轴应变在25℃时可达997％。
(3)对实施例1～3及对比例1得到的触摸屏进行疏水性测试，浸润角测试结果如图4所示，其中，采用接触角测量仪进行测试；
由图4可知，触摸屏中的全固态离子导电弹性体疏水性好，可使触摸屏在空气中不易受潮吸水。
(4)对实施例1～3及对比例1得到的触摸屏中的全固态离子导电弹性体进行玻璃化温度测试，测试结果如图5所示，其中，采用差示扫描热量仪进行测试，设置实验为-60到80℃，升温速率为20℃/min；
由图5可知，全固态离子导电弹性体的玻璃化温度大约为-48℃。
(5)对实施例1～3及对比例1得到的触摸屏进行热稳定分析(TGA实验)，测试结果如图6所示，TGA实验采用热重分析仪，实验条件为50～600℃，升温速率为10℃/min。
由图6可知，由于是全固态的离子导电弹性体不含有溶剂，其分解温度在270度左右，耐高温性能好。
(6)对实施例1～2得到的触摸屏进行不同湿度下重量的变化测试，测试结果如图7所示。
(7)对实施例2得到的触摸屏进行稳定性分析，测试结果如图8所示，测试稳定分别为25℃、60℃、120℃。
由图8可知，在温度箱中长时间存放，全固态离子导电弹性体重量变化很小。在120℃下全固态离子导电弹性体的重量变化亦很小，只损失了大约2％的质量，由于全固态离子导电弹性体是全固态的不含有溶剂，而根据热稳定分析的结果(如图6)可以看出其分解温度在270度左右，因此，120℃条件下全固态离子导电弹性体的重量变化原因是由于全固态离子导电弹性体吸收了空气中的水分在120℃左右蒸发导致的。
(8)对实施例2得到的触摸屏进行触控性能测试：触摸屏为正方形，选定四个位点，分别为：左上角是第一个触控位点(触控点1)、右上角为第二个触控位点(触控点2)、左下角为第三个触控位点(触控点3)、右下角为第四个触控位点(触控点4)，如图9所示；将触摸屏分别于-20℃、25℃、60℃三个温度下分别触控触控点1-4，之后记录电流的变化分别如图10～12所示。如图10～12中，从上到下，依次为触控触控点1-4后记录电流的变化。
由图10～12可知，在-20℃、25℃、60℃温度下，手指的触控能引起电流的变化。因此，触控屏的触控性能良好，可实现在低温条件下的触控性能，且可在较宽温度范围内(-20～60℃)正常使用。
(9)对实施例2得到的触摸屏进行电导率测试，其在-30～120℃温度下电导率测试结果如图13所示，其中，-30℃温度下的电导率高达1e-6S/m。
(10)对实施例2得到的触摸屏，将其应用于电子器件中，透过触摸屏拍摄，能够看清楚屏幕上显示的二维码，效果如图14所示。
若锂盐浓度大于2.0mol/L，则触摸屏的透明度会明显下降：随着锂盐浓度增加，电解出的自由离子也会增多，从而增大电导率；但同时电解液的粘度和离子缔合的程度也会随锂盐浓度增加而增大，这又会降低电导率。因此，对于固态电解质(全固态离子导电弹性体)来说，锂盐浓度C＝2mol/L时既有较高的电导率，又具有经济性。
(11)将实施例2得到的触摸屏，使用控制器连接到触摸屏上，四个角接电极，另一边电脑连接控制器，即可在触摸屏上写字、画画，输出至连接的电脑屏幕上，演示原理图示意如图15～16所示，触摸屏触控原理示意图如图17所示，根据不同位置电流变化确定触控位置，触控效果如图18所示。
此外，该触摸屏可穿戴，可在触摸屏上写字、弹钢琴、玩游戏等，穿戴说明及测试效果如图19所示，写字、弹钢琴游戏、玩其他小游戏效果分别如图20～22所示。其中，可穿戴触摸屏具体使用步骤包括：在胳膊皮肤上贴一层双面绝缘胶带(VHB)，之后将触摸屏贴在上面，四个角接电极，连接控制器，控制器连接电脑，之后进行演示。
需要说明的是，本文中的“常温”或“室温”，如无特殊说明，均约为25℃；本文中涉及数值的“约”或“左右”的含义为误差2％。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种触摸屏，其特征在于，包括全固态离子导电弹性体，所述全固态离子导电弹性体的制备原料包括聚合单体和锂盐，其中，所述聚合单体包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和丙烯酸环己基酯；
所述丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和所述丙烯酸环己基酯的摩尔比值为(1.5～4)：(6～8.5)。
2.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为0.1～3mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于，所述锂盐于所述制备原料中的摩尔浓度为1～3mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于，所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
5.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于，所述触摸屏的厚度为0.5～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于，所述触摸屏的玻璃化温度为-57～33℃。
7.一种制备如权利要求1～6任一项所述的触摸屏的方法，其特征在于，包括全固态离子导电弹性体的制备步骤：将聚合单体、锂盐及光引发剂的混合物光聚合，得到全固态离子导电弹性体；其中，所述聚合单体包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和丙烯酸环己基酯。
8.根据权利要求7所述的一种制备触摸屏的方法，其特征在于，所述全固态离子导电弹性体的制备步骤具体包括：
S1，将锂盐、光引发剂与聚合单体混合，得到混合物；
S2，将所述混合物移至模具中，光聚合，得到所述全固态离子导电弹性体。
9.一种电子器件，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的触摸屏或如权利要求7～8所述方法制备得到的触摸屏中的至少一种。
10.如权利要求1～6任一项所述的触摸屏或如权利要求7～8所述方法制备得到的触摸屏在触控技术领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210316020.4A CN114656585B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种触摸屏及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210316020.4A CN114656585B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种触摸屏及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114656585A CN114656585A (zh) | 2022-06-24 |
| CN114656585B true CN114656585B (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=82032528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210316020.4A Active CN114656585B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种触摸屏及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114656585B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114989332B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-11-28 | 闽都创新实验室 | 一种离子弹性体、制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009079625A2 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Polyfuel, Inc. | Ion conducting copolymers with elastomeric and polyarylene segments |
| CN110105502A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-09 | 西安交通大学 | 一种多功能有机凝胶及其制备方法 |
| CN111825941A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-27 | 西北工业大学 | 一种高延伸率咪唑盐掺杂的导电弹性体及制备方法 |
| CN112759700A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-07 | 浙江大学 | 一种全固态离子导电弹性体及其制备和应用 |
| CN113461871A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-01 | 东华大学 | 一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11814562B2 (en) * | 2020-01-09 | 2023-11-14 | Kent State University | Electro-responsive ionic liquid crystal elastomer |
-
2022
- 2022-03-29 CN CN202210316020.4A patent/CN114656585B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009079625A2 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Polyfuel, Inc. | Ion conducting copolymers with elastomeric and polyarylene segments |
| CN110105502A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-09 | 西安交通大学 | 一种多功能有机凝胶及其制备方法 |
| CN111825941A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-27 | 西北工业大学 | 一种高延伸率咪唑盐掺杂的导电弹性体及制备方法 |
| CN112759700A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-07 | 浙江大学 | 一种全固态离子导电弹性体及其制备和应用 |
| CN113461871A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-01 | 东华大学 | 一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Yiyang Gao等.Highly conductive organic-ionogels with excellent hydrophobicity and flame resistance.《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》.2021,第427卷(第2022期),第1-9页. * |
| 刘清君等.《穿戴式与便携式生化传感检测技术》.世界图书出版公司,2018,第74-76页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114656585A (zh) | 2022-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yiming et al. | A mechanically robust and versatile liquid‐free ionic conductive elastomer | |
| Shi et al. | A waterproof ion‐conducting fluorinated elastomer with 6000% stretchability, superior ionic conductivity, and harsh environment tolerance | |
| Croce et al. | Physical and chemical properties of nanocomposite polymer electrolytes | |
| Rajendran et al. | Investigations on the effect of various plasticizers in PVA–PMMA solid polymer blend electrolytes | |
| Zhang et al. | Mechanically robust and highly conductive ionogels for soft ionotronics | |
| Méry et al. | A critical review for an accurate electrochemical stability window measurement of solid polymer and composite electrolytes | |
| Reiter et al. | Electrochromic devices employing methacrylate-based polymer electrolytes | |
| CN114656585B (zh) | 一种触摸屏及其制备方法与应用 | |
| US5874185A (en) | Polymer electrolyte material for use in lithium and lithium ion batteries | |
| Ogihara et al. | Ionic conductivity of polymer gels deriving from alkali metal ionic liquids and negatively charged polyelectrolytes | |
| Perumal et al. | Plasticizer incorporated, novel eco-friendly bio-polymer based solid bio-membrane for electrochemical clean energy applications | |
| Wang et al. | Tough ionogels: synthesis, toughening mechanisms, and mechanical properties─ a perspective | |
| CN110105502A (zh) | 一种多功能有机凝胶及其制备方法 | |
| Li et al. | Determining the absolute anodic stability threshold of polymer electrolytes: a capacity-based electrochemical method | |
| Świerczyński et al. | Composite polymeric electrolytes from the PEODME− LiClO4− SiO2 System | |
| Mendes-Felipe et al. | Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide blended in polyurethane acrylate photocurable solid polymer electrolytes for lithium-ion batteries | |
| Guo et al. | Skin-inspired self-healing semiconductive touch panel based on novel transparent stretchable hydrogels | |
| Alves et al. | Study and characterization of a novel polymer electrolyte based on agar doped with magnesium triflate | |
| Ko et al. | Self-healable electrochromic ion gels for low power and robust displays | |
| Cai et al. | The study of novel gel polymer electrolytes plasticized with non-volatile tris (methoxypolyethyleneglycol) aluminate esters | |
| Bakar et al. | Effect of polymer topology on microstructure, segmental dynamics, and ionic conductivity in PEO/PMMA-based solid polymer electrolytes | |
| CN113549173A (zh) | 一种两性离子防冻有机水凝胶及其制备方法、应用 | |
| Su et al. | Deformation and chemomechanical degradation at solid electrolyte–electrode interfaces | |
| Zhou et al. | Highly stretchable, self-healable and wide temperature-tolerant deep eutectic solvent-based composite ionogels for skin-inspired strain sensors | |
| Abdul Halim et al. | Basics of teaching electrochemical impedance spectroscopy of electrolytes for ion-rechargeable batteries–part 2: dielectric response of (non-) polymer electrolytes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |