Engineering Reports:电子纺织品连接技术综述

原创署名:潘奕辰

电子纺织品指包含嵌入式电子设备的服装或其他纺织产品,亦被称为智能服装、智能纺织品或可穿戴电子产品。近20年来,随着材料和制造技术的蓬勃发展,电子纺织品已从概念跨入现实,在运动和医疗保健等领域的产品数量正高速增长。然而,传统电子设备通常是刚性、不可洗涤的,为了兼容纺织品和电子设备,需要在设计和制造方法上克服一些技术挑战。其中,连接技术是电子纺织品制造的核心,合理的连接方式能够保证电子纺织品部件可靠、耐用的结合,同时不会对服装的形式、合身性和功能产生负面影响。

近日,来自英国诺丁汉特伦特大学的Jessica Stanley及合作者发表了综述文章,回顾了迄今为止电子纺织品中使用的关键连接技术,依照结构对连接器进行了分类讨论,并展望了该领域的未来发展和挑战。

在一、二章中,作者首先介绍了电子纺织品与连接技术的相关背景、行业标准以及术语。作者指出,本文的讨论范围包括了电子纺织品,其通常集成了传感器、显示和致动器等电子设备,而由导电纤维或导电聚合物构建的导电纺织品则不在本文讨论范围。

在第三章,作者回顾了用于电子纺织品的固定连接技术,包括缝合连接、焊接、压接和粘合。缝合连接通常指导电线进行缝合或刺绣,将印刷电路板或其他电子组件固定在纺织物上;焊接通过熔化金属焊料来连接触点,在纺织品上通常用激光焊接、超声波焊接和热棒焊接等方法来增加与纺织品的焊接连接强度;压接又被称为冷焊,指将金属筒围绕导体变形,以形成紧密连接的方式;粘合则通过使用导电粘合剂、热塑性聚合物等材料,在力和热的作用下将部件进行固定和连接。

在第四章,作者回顾了可拆卸的连接结构,包括按扣、磁吸、导电魔术贴、排针和无线连接等。按扣是目前电子纺织品中最常见的连接结构,能提供高强度的连接以及高通量的信号传输能力;导电魔术贴又称导电勾环,可以实现重复插拔和信号导通,但仍需克服结合面的电阻变化和金属镀层脱落的问题;排针常用于连接软性电路和刚性模块,在电子纺织品中通常采用柔性印刷电路和柔性扁平电缆作为替代;无线连接则提供了非接触式的电力和数据传输可能性,包括近场通信(NFC)、无线充电和纺织天线线圈等。

之后,作者讨论了电子纺织品中连接技术的发展方向和可行策略。作者指出:采用刚性的控制模块以及合理封装技术,能够有效提升连接结构的可靠和耐用性,从而提升电子纺织品对弯曲、拉伸、洗涤和温度变化的抵抗力;而基于不同的产品类型,选择合适的连接技术,能够兼顾电气可靠性以及纺织品的美观和舒适性。

文章信息:

A review of connectors and joining technologies for electronic textiles

Jessica Stanley*, John A. Hunt, Phil Kunovski, Yang Wei

Engineering Reports

10.1002/eng2.12491

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eng2.12491