CN115476561A - 纤维复合材料、外壳以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纤维复合材料、应用该纤维复合材料的外壳以及应用该外壳的电子设备。其中,纤维复合材料包括树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层、柔性薄膜传感器层以及树脂基玻璃纤维增强层,柔性薄膜传感器层叠设在树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层上;树脂基玻璃纤维增强层叠设在柔性薄膜传感器层上。本发明的技术方案能够解决现行的碳纤维复材电磁屏蔽能力强而干扰通讯的问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,特别涉及一种纤维复合材料、应用该纤维复合材料的外壳以及应用该外壳的电子设备。
背景技术
随着增强现实(Augmented Reality,AR)技术的普及,增强现实设备也得到了广泛应用。其中,增强现实眼镜更是一个重要的发展方向,其不仅需要具有普通眼镜轻快、便捷等属性,同时还需要兼备通讯功能,这就使得增强现实眼镜对重量、强度、透波性等性能具有较高要求。并且,随着“碳中和”概念的普及化,对增强现实眼镜的材质也提出了绿色环保可回收的要求。同时,兼具多种功能(例如人体健康检测功能等)的增强现实眼镜更是受到了市场的青睐。
目前,市场上的增强现实眼镜的材质大多数使用的是塑胶材质,塑胶材质强度低,为满足增强现实眼镜外壳对于强度的要求,需增加壁厚,但带来的问题是重量无法进一步减轻。对于轻量级的增强现实眼镜,绝大多数使用的是碳纤维,轻量化效果明显,强度也满足产品要求。
但碳纤维本身介电系数高,电磁屏蔽能力强,会干扰通讯,通常在信号发射区域会使用玻璃纤维填充以代替碳纤维,但这会使结构变得复杂,强度也会下降;并且,碳纤维易加工性较差,加工位置往往会出现毛刺、分层等缺陷,因碳纤维硬度超过普通钢硬度达10倍或更高,会对加工用的刀具产生巨大磨损,需要经常更换刀具,加工成本高。
发明内容
本发明的主要目的是解决上述技术问题中的至少一个。因此,提供一种纤维复合材料、应用该纤维复合材料的外壳以及应用该外壳的电子设备,旨在解决现行的碳纤维复材电磁屏蔽能力强而干扰通讯的问题。
为实现上述目的,本发明提出的纤维复合材料包括:
树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层;
柔性薄膜传感器层,所述柔性薄膜传感器层叠设在所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层上;以及
树脂基玻璃纤维增强层,所述树脂基玻璃纤维增强层叠设在所述柔性薄膜传感器层上。
在本发明一实施例中,所述柔性薄膜传感器层包括柔性薄膜温度传感器。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层中树脂为导热树脂。
在本发明一实施例中,所述导热树脂为石墨烯改性树脂。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
在本发明一实施例中,所述柔性薄膜传感器层包括柔性薄膜压力传感器。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层中树脂为高模量树脂。
为实现上述目的,本发明提出的外壳包括纤维复合材料,所述纤维复合材料包括:
树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层;
柔性薄膜传感器层,所述柔性薄膜传感器层叠设在所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层上;以及
树脂基玻璃纤维增强层,所述树脂基玻璃纤维增强层叠设在所述柔性薄膜传感器层上。
为实现上述目的,本发明提出的电子设备包括外壳,所述外壳包括纤维复合材料,所述纤维复合材料包括:
树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层;
柔性薄膜传感器层,所述柔性薄膜传感器层叠设在所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层上;以及
树脂基玻璃纤维增强层,所述树脂基玻璃纤维增强层叠设在所述柔性薄膜传感器层上。
本发明提出的纤维复合材料,是一种低电磁屏蔽的复合材料。由于采用的是低介电常数的玻璃纤维和超高分子量聚乙烯纤维做增强,可使整个材料的介电常数维持在较低水平,从而使整个材料的电磁屏蔽能力也维持在较低水平。这样,便能够比碳纤维更好地避免电磁屏蔽,比碳纤维更好地保证通讯信号,从而使搭载了由该纤维复合材料制作的外壳的产品通讯无延迟,信号传输无阻碍。并且,该纤维复合材料中,树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层的应用,还能够为固化后所得的外壳提供高比模量和高比强度,在保证产品轻量化的同时,又有着远高于普通塑料的强度和回弹性。并且,该纤维复合材料中,可以采用玻璃纤维做表层,油漆层直接与玻璃纤维接触,剥离强度高,有利于喷漆涂装。
同时,本发明提出的纤维复合材料,还在层间集成了柔性薄膜传感器,可以实现对外部参数(例如压力、温度等)进行采集的功能,从而可以实现例如人体健康检测等功能。并且,区别于普通的在由纤维复合材料制得的外壳的内部空间中设置传感器而实现相应功能的配置方式,本发明将传感器内置在了纤维复合材料的铺层内部,可以更加贴近人体或外界,从而可以更加精确地感应到人体或外界的信号,同时也节省了由纤维复合材料制得的外壳的内部空间以及内部空间中用于安装传感器的装配结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明纤维复合材料一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明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发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
针对背景技术提到的技术问题,本发明提出一种纤维复合材料,旨在解决现行的碳纤维复材电磁屏蔽能力强而干扰通讯的问题。
下面将在具体实施例中对本发明提出的纤维复合材料进行说明:
如图1所示,是本发明纤维复合材料100一实施例。本实施例中,该纤维复合材料100包括:
树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10;
柔性薄膜传感器层30,所述柔性薄膜传感器层30叠设在所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10上;以及
树脂基玻璃纤维增强层50,所述树脂基玻璃纤维增强层50叠设在所述柔性薄膜传感器层30上。
本实施例提出的纤维复合材料100,是一种低电磁屏蔽的复合材料。由于采用的是低介电常数的玻璃纤维和超高分子量聚乙烯纤维做增强,可使整个材料的介电常数维持在较低水平,从而使整个材料的电磁屏蔽能力也维持在较低水平。这样,便能够比碳纤维更好地避免电磁屏蔽,比碳纤维更好地保证通讯信号,从而使搭载了由该纤维复合材料100制作的外壳的产品通讯无延迟,信号传输无阻碍。并且,该纤维复合材料100中,树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10的应用,还能够为固化后所得的外壳提供高比模量和高比强度,在保证产品轻量化的同时,又有着远高于普通塑料的强度和回弹性。并且,该纤维复合材料100中,可以采用玻璃纤维做表层,油漆层直接与玻璃纤维接触,剥离强度高,有利于喷漆涂装。
同时,本实施例提出的纤维复合材料100,还在层间集成了柔性薄膜传感器,可以实现对外部参数(例如压力、温度等)进行采集的功能,从而可以实现例如人体健康检测等功能。并且,区别于普通的在由纤维复合材料 100制得的外壳的内部空间中设置传感器而实现相应功能的配置方式,本发明将传感器内置在了纤维复合材料100的铺层内部,可以更加贴近人体或外界,从而可以更加精确地感应到人体或外界的信号,同时也节省了由纤维复合材料100制得的外壳的内部空间以及内部空间中用于安装传感器的装配结构。
在本发明一实施例中,所述柔性薄膜传感器层30包括柔性薄膜温度传感器,可以用于检测温度数据。
为了使柔性薄膜温度传感器所监测到的数据更加精准,可以对树脂基玻璃纤维增强层50中树脂进行优化设计,例如:在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂为导热树脂。
可以理解地,导热树脂既可以是自身本就具有高导热系数的树脂,也可以是通过添加导热填料而改性得到的树脂。
在本发明一实施例中,所述导热树脂为石墨烯改性树脂。
此外,为了使柔性薄膜温度传感器所监测到的数据更加精准,还可以对树脂基玻璃纤维增强层50中玻璃纤维进行优化设计,例如:在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层50中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
可以理解地,玻璃纤维编织物中,纤维断裂更少,强度更好,能够赋予产品更为优异的性能表现。并且,玻璃纤维编织物在编织物所在平面各方向上具有更强的性能均一性,从而可以使产品在编织物所在平面各方向上具有更强的性能均一性。
与此同时,在相同强度性能的前提下,玻璃纤维采用编织物的形式,将会使玻璃纤维层的厚度大大降低,从而可以最大程度地减少温度传递的损失,使温度信号可以准确无误地传递到内层而被柔性薄膜温度传感器所获取。
优选地,所述玻璃纤维编织物的平面密度不超过80g/m2。可以理解地,将玻璃纤维编织物的平面密度设定在不超过80g/m2的范围内,不仅可以保障玻璃纤维编织物的强度性能,保障其为产品所带来的性能提升,而且还有利于产品的轻量化。同时,低平面密度还可以带来玻璃纤维更薄的厚度,不仅可以减薄产品的厚度,实现产品的轻薄化;而且还可以进一步减少温度传递的损失,使温度信号可以更加准确无误地传递到内层而被柔性薄膜温度传感器所获取。
在本发明一实施例中,所述柔性薄膜传感器层30包括柔性薄膜压力传感器,可以用于检测压力数据。
为了使柔性薄膜压力传感器所监测到的数据更加精准,还可以对树脂基玻璃纤维增强层50中玻璃纤维进行优化设计,例如:在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层50中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
可以理解地,玻璃纤维编织物中,纤维断裂更少,强度更好,能够赋予产品更为优异的性能表现。并且,玻璃纤维编织物在编织物所在平面各方向上具有更强的性能均一性,从而可以使产品在编织物所在平面各方向上具有更强的性能均一性。
与此同时,在相同强度性能的前提下,玻璃纤维采用编织物的形式,将会使玻璃纤维层的厚度大大降低,从而可以最大程度地减少压力传递的损失,使压力信号可以准确无误地传递到内层而被柔性薄膜压力传感器所获取。
优选地,所述玻璃纤维编织物的平面密度不超过80g/m2。可以理解地,将玻璃纤维编织物的平面密度设定在不超过80g/m2的范围内,不仅可以保障玻璃纤维编织物的强度性能,保障其为产品所带来的性能提升,而且还有利于产品的轻量化。同时,低平面密度还可以带来玻璃纤维更薄的厚度,不仅可以减薄产品的厚度,实现产品的轻薄化;而且还可以进一步减少压力传递的损失,使压力信号可以更加准确无误地传递到内层而被柔性薄膜压力传感器所获取。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂为高模量树脂。
可以理解地,选择高模量树脂,不仅可以为外壳提供高比模量和比强度,可以保证产品轻量化的同时,又有着远高于普通塑料的强度和回弹性;而且还可以使树脂基玻璃纤维增强层50中树脂对压力更加敏感,从而有效增强内层柔性薄膜压力传感器的灵敏度,增强内层柔性薄膜压力传感器对压力数据获取得准确度。
优选地,所述高模量树脂的模量不低于4GPa。
可以理解地,若高模量树脂的模量低于了4GPa,则树脂对压力信号的回馈弱,压力信号的损耗大,从而将影响感测精度。
在本发明一实施例中,所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂为热塑性树脂。此时,因传感器区域的最外层与其他区域的最外层均使用同一层热塑性树脂基玻璃纤维增强层50,还能保证外壳的外观一体无缝连接,无搭接痕迹,外观表现更加优异。
此外,需要说明的是,在本发明一实施例中,所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂和所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂均为热塑性树脂。
优选地,所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂和所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂为同一种热塑性树脂。
优选地,所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂的材质为聚氨酯或聚乙烯;所述树脂基玻璃纤维增强层50中树脂的材质对应为聚氨酯或聚乙烯。也即,树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂的材质可以选择聚氨酯;此时,与之匹配地,树脂基玻璃纤维增强层50中树脂的材质也选择聚氨酯。树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂的材质还可以选择聚乙烯;此时,与之匹配地,树脂基玻璃纤维增强层50中树脂的材质也选择聚乙烯。
可以理解地,选择热塑性树脂作为增强层的基质材料,由于热塑性树脂在热压成型过程中具有较好的流动性,有利于获得均匀的壁厚,从而保障产品各区域位置性能的一致性。同时,热塑性树脂还可以赋予产品更加优异的外观质量。
另一方面,树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂和树脂基玻璃纤维增强层50中树脂选择同一种材质,还可以增强两增强层之间的融合,以使两增强层中的基质材料能够融为一体;这样,层间结合力进一步增强,产品结构更加稳定,使用时产品性能的释放将更加优异、更加可靠。
并且,还需要说明的是,两增强层的基质材料同时选择聚氨酯或聚乙烯,还可使热塑性树脂的熔点低于超高分子量聚乙烯纤维的熔点,此时,即便热塑性树脂被加热至熔融,其中的超高分子量聚乙烯纤维也不会熔融,从而可以保障超高分子量聚乙烯纤维的形态和功能不受影响,保障超高分子量聚乙烯纤维为本实施例制备得到的纤维复合材料100外壳所带来的高比模量和比强度,以保障产品的性能。
当然,除了本实施例所给出的选择方式外,树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层10中树脂和树脂基玻璃纤维增强层50中树脂,还可以同时选择同一种热固性树脂,以增强两增强层之间的融合;或者,虽然还是同时选择热固性树脂,但是选择的是不同种的热固性树脂;或者,分别选择热固性树脂和热塑性树脂。可以理解地,为了增强纤维复合材料100中各层之间的结合强度,柔性薄膜传感器层30还可以开设一个或多个贯通孔,以使两侧的树脂能够直接接触而强力地结合在一起。
针对背景技术提到的技术问题,本发明还提出一种外壳,该外壳包括如前所述的纤维复合材料100,该纤维复合材料100的具体结构参照前述实施例。由于本外壳采用了前述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
针对背景技术提到的技术问题,本发明还提出一种电子设备,该电子设备包括如前所述的外壳,该外壳的具体结构参照前述实施例。由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
具体地,电子设备可以是AR眼镜,AR眼镜的外壳包括镜片框和镜腿;也就是说,既可以是镜片框包括如前所述的外壳;也可以是镜腿包括如前所述的外壳;还可以是二者都包括如前所述的外壳。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种纤维复合材料,其特征在于,包括:
树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层;
柔性薄膜传感器层,所述柔性薄膜传感器层叠设在所述树脂基超高分子量聚乙烯纤维增强层上;以及
树脂基玻璃纤维增强层,所述树脂基玻璃纤维增强层叠设在所述柔性薄膜传感器层上。
2.如权利要求1所述的纤维复合材料,其特征在于,所述柔性薄膜传感器层包括柔性薄膜温度传感器。
3.如权利要求2所述的纤维复合材料,其特征在于,所述树脂基玻璃纤维增强层中树脂为导热树脂。
4.如权利要求3所述的纤维复合材料,其特征在于,所述导热树脂为石墨烯改性树脂。
5.如权利要求2所述的纤维复合材料,其特征在于,所述树脂基玻璃纤维增强层中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
6.如权利要求1所述的纤维复合材料,其特征在于,所述柔性薄膜传感器层包括柔性薄膜压力传感器。
7.如权利要求6所述的纤维复合材料,其特征在于,所述树脂基玻璃纤维增强层中玻璃纤维为玻璃纤维编织物。
8.如权利要求6所述的纤维复合材料,其特征在于,所述树脂基玻璃纤维增强层中树脂为高模量树脂。
9.一种外壳,其特征在于,包括如权利要求1至8中任一项所述纤维复合材料。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求9所述的外壳。
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