[发明专利]一种基于仿生结构的电磁屏蔽弹性导线及其制备方法

说明书

本申请公开了一种基于仿生结构的电磁屏蔽弹性导线及其制备方法，涉及纺织与电子技术领域，利用本申请的制备方法制备得到的电磁屏蔽弹性导线内部的弹性导电芯为螺旋扭转结构，在弹性导电丝自身弹性基础上赋予了更高的拉伸性能且具有更好的电学性能稳定性。弹性导电丝外部的复合保护层采用多层级结构，不仅保证了弹性导线的耐用性，还在多个频段具备一定的电磁屏蔽能力。复合保护层在松弛态下呈毛毛虫式的仿生结构，使得保护层能够与弹性导电芯同步伸缩，进一步增强了弹性导线的拉伸性能，使得制作得到的弹性导线实现了较大的拉伸范围、耐用性好、电流导通性优良且稳定，同时具备多频段的电磁屏蔽功能，可广泛用于可穿戴电子设备中。

技术领域

本申请涉及纺织与电子技术领域，尤其是一种基于仿生结构的电磁屏蔽弹性导线及其制备方法。

背景技术

弹性导线主要有两方面的用途：一种用途是作为传感元件以实现一维或二维的应变传感器，根据形变程度输出连续信号来满足高灵敏度的产品需求。另一种用途是作为电能传输的导线用于智能服装等产品，凭借特殊的成形结构实现可拉伸性和稳定的电学性能。当弹性导线用于电能传输时，对其拉伸性和电学稳定性往往要求较高。

目前弹性导线的制备方法主要有如下两类：

第一类制备方法基于空心锭纺、环锭纺等工艺的传统纺纱技术实现，通过将导电纱线包缠到弹性纤纱线上，利用弹性纱线的拉伸属性以及导电纱线的缠绕结构实现弹性导线的功能。该类制备方法制作得的弹性导线多用于电流传导，由于得到的弹性导线的包缠结构裸露，导线整体结构在使用过程中易破坏。

第二类制备方法基于纱线编织技术实现，通过将导电纱线编织成管状网络结构，或者将导电纱线织入二维编织物中，利用编织结构的可拉伸的特点赋予导电介质以弹性。该制备方法得到的弹性导线在电能输送方面具有一定可行性，但由于编织结构的可拉伸范围较小、拉伸过程中电路导通变化复杂以及该类型导线冗杂的包覆结构和较大的直径，使得该类方法制备得到的弹性导线的拉伸性能较差、阻抗稳定性难以保证以及其应用场景较为局限。

因此现有的制备弹性导线的方法制作得到的弹性导线往往存在可拉伸范围小、耐用性差、电学性能稳定性差、使用场景局限等缺陷，难以满足使用需要。

发明内容

本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种模仿自然界中毛毛虫式的多肚节结构的电磁屏蔽弹性导线及其制备方法，本申请的技术方案如下：

一种基于仿生结构的电磁屏蔽弹性导线的制备方法，该制备方法包括：

对多根弹性导电丝集结成束并扭转抱合，制作得到螺旋扭转结构的弹性导电芯；

制作包覆在弹性导电芯的外部的复合保护层，制作得到弹性导线；其中，复合保护层包括从内层至外层的内绝缘层、电磁屏蔽层和外保护层；

当弹性导线未受到沿着线长方向的拉伸作用而处于松弛态时，复合保护层的表面呈现自然界中毛毛虫式的多肚节形态，复合保护层的表面沿着线长方向有若干条间隔的环状棱线，复合保护层在相邻两条环状棱线之间的部分的周向尺寸大于环状棱线处的周向尺寸；

当弹性导线受到沿着线长方向的拉伸作用时，复合保护层的表面拉伸至趋于平滑形态。

其进一步的技术方案为，制作包覆在弹性导电芯的外部的复合保护层的方法包括：

沿着线长方向拉伸弹性导电芯至拉伸态，在弹性导电芯保持拉伸态的过程中：在弹性导电芯上浸涂绝缘材料热塑液，制作得到包覆在弹性导电芯外部的内绝缘层；利用弹性介质原料与高导磁材料混合成的静电纺丝液制作得到包覆在内绝缘层的外部的电磁屏蔽层；在电磁屏蔽层外部浸涂绝缘材料热塑液，制作得到包覆在电磁屏蔽层外部的外保护层，制作得到复合保护层；

制作得到的复合保护层在弹性导电芯处于拉伸态时表面呈平滑形态，当弹性导电芯恢复至松弛态时，复合保护层收缩至呈现毛毛虫式的多肚节形态。